金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶間腐蝕點腐蝕應力腐蝕、疲勞腐蝕和縫隙腐(fu)蝕等。



1. 晶間腐蝕(shi)


  晶間腐蝕是不銹鋼在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼雙相(xiang)不銹鋼(gang)和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點(dian)腐蝕


  點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)又叫孔蝕(shi),是最常(chang)見(jian)的(de)局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)形式之一。它是因為金屬(shu)表面(mian)某個(ge)局部由于(yu)微電池作用(yong),出(chu)現(xian)一些腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)小(xiao)孔,并向(xiang)深處發展。在不銹(xiu)鋼表面(mian)存(cun)在雜質(zhi)、污(wu)物(wu)以及缺陷部位鈍(dun)化膜(mo)損壞而生銹(xiu)或在海(hai)水(shui)中(zhong)使用(yong)的(de)不銹(xiu)鋼,即(ji)會(hui)出(chu)現(xian)點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(孔蝕(shi))。


  點(dian)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)破壞性(xing)(xing)和(he)(he)隱患(huan)性(xing)(xing)較(jiao)大(da)。發生點(dian)腐蝕(shi)時(shi),雖(sui)然金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)失(shi)重不大(da),但由于陽(yang)極(ji)面積非(fei)常(chang)小,陽(yang)極(ji)上流(liu)過的(de)(de)(de)腐蝕(shi)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)很大(da),造成較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)溶(rong)解速度(du),嚴重時(shi)可使金(jin)屬(shu)(shu)設(she)備穿(chuan)孔破壞。點(dian)腐蝕(shi)還(huan)會使晶間腐蝕(shi)、剝蝕(shi)、應力腐蝕(shi)開裂和(he)(he)腐蝕(shi)疲(pi)勞等加劇,在很多情況下是這些局部腐蝕(shi)的(de)(de)(de)起源。


  為防(fang)止不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)發生點(dian)腐蝕(孔蝕),應(ying)選擇(ze)含高(gao)(gao)鉻(ge)、鎳(nie)、鉬、氮(dan)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),提高(gao)(gao)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)純度并降低不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)不(bu)均勻(yun)性。選擇(ze)鈍(dun)化(hua)和鈍(dun)化(hua)能力強的(de)(de)材料是防(fang)止不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)點(dian)腐蝕的(de)(de)有力措施。



3. 縫隙腐蝕(shi)


  在腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質的作(zuo)用下,不銹(xiu)鋼縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙出(chu)現腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),即縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)一(yi)般(ban)根據縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙形(xing)狀(zhuang)的不同而具有一(yi)定的外形(xing)。輕微時,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內為(wei)一(yi)般(ban)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),嚴重時多(duo)為(wei)片狀(zhuang)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)或潰(kui)瘍狀(zhuang)。


  所有能(neng)引(yin)起腐(fu)蝕(shi)的(de)介(jie)質都(dou)能(neng)引(yin)起縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)。不(bu)銹鋼(gang)表面若存(cun)在金屬和非(fei)(fei)金屬夾雜物(金屬微(wei)粒(li)、灰塵、臟物、砂(sha)粒(li)、海(hai)生(sheng)物),或者是(shi)結構(gou)上(shang)的(de)原因,如螺栓聯接(jie)、鉚接(jie)、墊(dian)片與(yu)非(fei)(fei)金屬接(jie)觸等所形成的(de)縫隙(xi),在這些情(qing)況下不(bu)銹鋼(gang)零件若與(yu)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質接(jie)觸,便(bian)會發生(sheng)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)。特別是(shi)在氯(lv)離子的(de)環境中,縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)最為常見。


  不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)縫隙(xi)腐蝕主要是因為縫隙(xi)內的(de)溶液(ye)酸化、缺氧而引(yin)起的(de)鈍化膜破(po)壞。因此防止不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼縫隙(xi)腐蝕的(de)有力措施是:選(xuan)擇含高鉻、鎳、鉬、氮(dan)的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,提(ti)高不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼鈍化膜的(de)穩定性(xing)和鈍化、再鈍化的(de)能力,提(ti)高不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)純(chun)度,并降(jiang)低不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)不(bu)(bu)均勻(yun)性(xing)。



4. 應力(li)腐(fu)蝕


  應力(li)腐蝕是不銹鋼在(zai)持久拉應力(li)(包括外加載荷、熱應力(li)及冷(leng)加工、熱加工或焊接后的殘留應力(li)等)和(he)特(te)定的腐蝕介質(zhi)的共同(tong)作(zuo)用下出現(xian)的脆性開裂。它(ta)是不銹鋼局部(bu)腐蝕破(po)壞(huai)中最常見、危(wei)害最大的一種腐蝕形式。


  不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。


 引起Cr-Ni奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼應(ying)力腐(fu)蝕(shi)常見的介質(zhi)有:


   a. 各(ge)種氯化(hua)物(wu)或含氯化(hua)物(wu)的溶液。


   b. 海(hai)水(shui)(shui)(shui)、鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)、河水(shui)(shui)(shui)、井水(shui)(shui)(shui)、水(shui)(shui)(shui)蒸氣和海(hai)洋(yang)性大氣。


   c. 氫氧(yang)化物,例如NaOH、KOH的水溶(rong)液。


   d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。


   e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。


   f. 硫酸(suan)和(he)亞(ya)硫酸(suan)鹽;連多硫酸(suan);硫化氫水溶液(ye)。


    表(biao)2-1列出了引起Cr-Ni奧氏體不銹鋼腐蝕的介(jie)質和條件(jian)。



 對于應力(li)腐蝕斷裂,通(tong)常通(tong)過正確選材可以予(yu)以控制。


   a. 在(zai)高濃度氯化物中(zhong),通常選擇鎳含量高的不(bu)銹鋼、高硅(gui)Cr-N不(bu)銹鋼和(he)鐵素體不(bu)銹鋼。


   b. 在產(chan)生晶間氯化物應力腐蝕(shi)的環境中,可選擇(ze)含Ti、Nb的奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(經穩定化處理)、超低碳或控氮奧氏體(ti)不銹鋼(gang)。


   c. 在含氯(lv)離(li)子的水溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong),當(dang)在低(di)于(yu)(yu)60℃的低(di)濃(nong)(nong)度(du)氯(lv)離(li)子介(jie)質中(zhong)(zhong),無(wu)濃(nong)(nong)縮或富集可選(xuan)用18-8型、18-12-2型奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼、Cr18Mo2鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和18-5-Mo雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在低(di)于(yu)(yu)60℃的低(di)濃(nong)(nong)度(du)氯(lv)離(li)子介(jie)質中(zhong)(zhong)(濃(nong)(nong)縮、富集),可選(xuan)用Cr18Mo2鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和18-5-Mo雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在低(di)于(yu)(yu)60℃高(gao)濃(nong)(nong)度(du)氯(lv)離(li)子介(jie)質中(zhong)(zhong)(有(you)濃(nong)(nong)縮、富集),可選(xuan)用Cr27Mo、Cr18Mo2鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,以(yi)及w(Cr)22%~25%并含Mo的雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在60~200℃低(di)濃(nong)(nong)度(du)氯(lv)離(li)子介(jie)質中(zhong)(zhong)(濃(nong)(nong)縮、富集),可選(xuan)用18-5型、22-5型、25-5型雙(shuang)相(xiang)(xiang)含Mo不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和高(gao)Cr、Mo、Ni不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在200~350℃低(di)濃(nong)(nong)度(du)氯(lv)離(li)子(濃(nong)(nong)縮、富集)介(jie)質中(zhong)(zhong),可選(xuan)用Cr20Ni32Fe鐵(tie)-鎳(nie)(nie)合金、Cr30Ni60Fe10鎳(nie)(nie)基合金。


   d. 在含NaOH的(de)水溶液中,當(dang)w(NaOH)≤20%,無氯子,沸騰溫度≤120可選18-8或18-12-2型(xing)奧氏體不銹鋼(gang);當(dang)w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在85℃的(de)NaOH水溶液中,可選用(yong)超(chao)低碳(tan)18-8型(xing)奧氏體不銹鋼(gang)、Cr26Mo1 鐵素體不銹鋼(gang)等。


   e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。



5. 疲(pi)勞(lao)腐蝕


  疲勞(lao)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是不(bu)銹鋼零件(jian)在腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質與交(jiao)變應力(li)的共同作用下(xia)發生(sheng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)進而引(yin)起零件(jian)的破(po)損現(xian)象。疲勞(lao)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的特點是產生(sheng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)坑和大(da)(da)量裂縫,以(yi)致(zhi)金屬(shu)的機(ji)械疲勞(lao)極限(xian)不(bu)復存在;裂縫多(duo)半穿晶粒,一般(ban)不(bu)分(fen)枝(zhi);裂縫端部較鈍;斷口(kou)大(da)(da)部為(wei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物所(suo)覆蓋,小部呈脆性裂縫破(po)壞(huai)。


  導致疲勞腐(fu)蝕(shi)的活性介質有酸性介質、氯化(hua)物(wu)、含H2S、SO2和O2的氣體以及其(qi)他能(neng)產生腐(fu)蝕(shi)的介質。


  為了防(fang)止疲勞腐蝕的產生,不銹(xiu)鋼(gang)應具備良好的耐點蝕性能和高(gao)強度,因此應選擇含Cr、Mo較(jiao)高(gao)的馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang),超級奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang),以(yi)及高(gao)鉻、鉬(mu)、氮含量(liang)的雙相不銹(xiu)鋼(gang),典型的鋼(gang)號(hao)有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當然(ran)在(zai)選擇(ze)不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐蝕(shi)性的(de)過程中,要根(gen)據(ju)實際情況,分析產生腐蝕(shi)的(de)原因(yin),并根(gen)據(ju)腐蝕(shi)特點進行試(shi)驗,總結(jie)出最佳(jia)方案再選擇(ze)耐蝕(shi)性好的(de)、經濟(ji)上(shang)合(he)理(li)的(de)、市場上(shang)有的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)材(cai)料。





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