相比于碳鋼和其他特殊鋼品類,不(bu)銹鋼是為了解決和降低鋼鐵易銹蝕的問題而研發的。隨著人們開創性地將鉻、鎳、鉬、氮等元素加入鋼鐵材料中,各種圍繞“不銹性”開發的不銹鋼材料及相應的檢測技術應運而生,并在國計民生領域得到廣泛的使用,深刻地改變著人們的生活和社會的發展。
“不銹”是相對的(de)(de),是有條件的(de)(de)。不同(tong)(tong)的(de)(de)環境、不同(tong)(tong)的(de)(de)介質(zhi)、不同(tong)(tong)的(de)(de)時長,不銹鋼同(tong)(tong)碳鋼一樣也(ye)可能(neng)會發生銹蝕。
不銹鋼鈍化(hua)處理就是讓不銹鋼表面與鈍化劑反應形成一層穩定的鈍化膜,從而保護不銹鋼基材不被氧化腐蝕導致生銹。鈍化膜的破壞也是不銹鋼發生腐蝕的原因,其本質是一種電化學反應。不銹鋼表面狀態即鈍化膜的性能、組成、結構與點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕及應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞等各類局部腐蝕的萌生有關,表面鈍化膜結構的完整性與均一性是不銹鋼耐腐蝕的重要原因之一。
人們在金(jin)屬腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)化(hua)學測試理(li)(li)(li)論基礎之上,圍繞(rao)鈍(dun)化(hua)膜的(de)(de)(de)形(xing)成、破壞(huai)行(xing)為(wei)進行(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)鈍(dun)化(hua)行(xing)為(wei)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)。通(tong)常(chang)采用電(dian)(dian)化(hua)學或機械劃傷方法除去(qu)表面膜后(hou),在介質環境中記錄不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)表面鈍(dun)化(hua)膜生(sheng)長的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流密度隨時間的(de)(de)(de)變化(hua)關系。在金(jin)屬鈍(dun)化(hua)膜的(de)(de)(de)電(dian)(dian)化(hua)學性(xing)(xing)能研(yan)究(jiu)(jiu)方面,我(wo)國(guo)的(de)(de)(de)曹楚(chu)(chu)南(nan)院士(shi)進行(xing)了(le)(le)深入系統的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu),他領導和開拓(tuo)了(le)(le)我(wo)國(guo)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)化(hua)學領域(yu)的(de)(de)(de)發展,專著《腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)化(hua)學原理(li)(li)(li)》論述了(le)(le)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)化(hua)學的(de)(de)(de)特殊規(gui)律,形(xing)成了(le)(le)比(bi)較完(wan)整的(de)(de)(de)理(li)(li)(li)論體(ti)系。他創造性(xing)(xing)地提(ti)出(chu)利用載(zai)波鈍(dun)化(hua)改(gai)進不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)鈍(dun)化(hua)膜穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)的(de)(de)(de)思想并(bing)經實驗證(zheng)(zheng)明。從前(qian)國(guo)外研(yan)究(jiu)(jiu)者認為(wei),在直(zhi)流上疊(die)加交流會使(shi)鈍(dun)化(hua)困(kun)難、鈍(dun)化(hua)膜穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)下(xia)降,但曹楚(chu)(chu)南(nan)院士(shi)分析(xi)了(le)(le)國(guo)外實驗條(tiao)件后(hou)認為(wei)這(zhe)一觀點不(bu)(bu)(bu)全面,在適當控制條(tiao)件下(xia)疊(die)加交流應(ying)該使(shi)鈍(dun)化(hua)膜穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)提(ti)高。后(hou)來的(de)(de)(de)實驗證(zheng)(zheng)實了(le)(le)曹楚(chu)(chu)南(nan)的(de)(de)(de)理(li)(li)(li)論分析(xi),發現(xian)對于合金(jin)含(han)量低的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)Cr13鋼(gang)(gang)(gang)經優選(xuan)條(tiao)件載(zai)波鈍(dun)化(hua)后(hou),鈍(dun)化(hua)膜穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)可以提(ti)高幾個數量級。這(zhe)就為(wei)延長不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)構件的(de)(de)(de)使(shi)用壽命和擴大Cr13鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)應(ying)用范圍開辟了(le)(le)廣闊前(qian)景。
不銹鋼的腐蝕形式多是局部腐蝕,據統計,點蝕(shi)約占23%,應力腐蝕約占49%,全面腐蝕、晶(jing)間(jian)腐蝕、腐蝕疲勞各占約9%。另外,在不銹鋼的研發過程中,往往需要采用某種加速腐蝕試驗,以測試研發的不銹鋼的耐蝕性能到底好不好。各種腐蝕形態有不同的耐蝕性標示方法,均勻腐蝕可用腐蝕率定量表征,如壓力容器標準中規定了可采用腐蝕裕量的方法提高安全性,推薦不銹鋼的腐蝕裕量一般應不小于2毫米。但大多數的局部腐蝕無法直接采用腐蝕率表征,耐蝕性表征方法各不相同,如晶間腐蝕常用通過性試驗進行判斷;點腐蝕和縫隙腐蝕常用標準試驗方法測定其在6%FeCl3溶液中的臨界點腐蝕溫度(CPT)和臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)來定量標示;耐應力腐蝕性能常用標準的MgCl2或NaCl溶液,在規定應力下產生應力腐蝕的時間來標示;腐蝕疲勞常用規定介質中規定振幅和頻率的周期應力下具有107小時不斷裂的腐蝕疲勞強度來標示。
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