不銹鋼的均勻腐蝕(連續腐蝕)是在得不到鈍化環境中(即全面活性的環境中)引起的腐蝕。如常見的在鹽酸、硫酸、磷酸以及有機酸等這些氧化力較弱的酸(非氧化性酸)的環境中所發生的腐蝕。
在表3-2中,列(lie)出了金屬耐均勻腐蝕等級及應(ying)用場合。
1. 不(bu)銹鋼對硫(liu)酸的耐腐(fu)蝕(shi)性
不銹鋼不能完全防止硫酸的腐蝕。當不銹鋼使用在硫酸的環境中時,推薦的使用范圍見表3-3。
稀(xi)硫酸(suan)、中等(deng)濃度硫酸(suan)是還原性酸(suan),06Cr17Ni12Mo2(316)、022Cr17Ni12Mo2(316)、06Cr17Ni12Mo2Ti(316Ti)不銹鋼(gang)(gang)對(dui)其(qi)有一定耐腐蝕(shi)性。高(gao)Mo奧氏體不銹鋼(gang)(gang)和高(gao)Mo雙相不銹鋼(gang)(gang)耐硫酸(suan)腐蝕(shi)性能(neng)更(geng)佳,如非標不銹鋼(gang)(gang)022Cr17Ni17Si6和022Cr18Ni20Si6MoCu。
常用(yong)不銹(xiu)鋼在硫酸(suan)中的(de)腐蝕速(su)度,見表3-4。
2. 不銹(xiu)鋼對硝(xiao)酸的耐腐蝕(shi)性
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)耐硝(xiao)(xiao)酸腐蝕(shi)的(de)(de)良好材料。在(zai)制造硝(xiao)(xiao)酸設(she)備中(zhong),幾乎(hu)全部(bu)使用了奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。不(bu)但(dan)如此,為了強化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鈍化(hua)薄膜,在(zai)生產中(zhong)常常采用酸洗來鈍化(hua)處(chu)理不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。酸洗鈍化(hua)處(chu)理就是(shi)將不(bu)銹(xiu)鋼(gang)浸漬在(zai)一定(ding)濃度(du)一定(ding)溫度(du)的(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸溶(rong)液(ye)中(zhong)進行(xing)的(de)(de)。有(you)關(guan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)硝(xiao)(xiao)酸溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)耐腐蝕(shi)等級,見表(biao)3-5。
表3-5 幾種常用不(bu)銹鋼在硝酸溶液中耐腐蝕等級(ji)
3. 不銹(xiu)鋼對鹽酸(suan)的耐腐蝕性
因為鹽(yan)酸是弱氧化(hua)性酸,它不能夠保持(chi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鈍化(hua)薄膜,即(ji)造成對不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)整(zheng)體腐(fu)蝕(shi)(連續腐(fu)蝕(shi))。雖(sui)然對稀硫酸也有選用(yong)06Cr17Ni12Mo2 (316)、06Cr19Ni13Mo3(317)以及雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)022Cr23Ni5Mo3(2205),但是對鹽(yan)酸而言,多數是使用(yong)哈斯特洛依(yi)(Hastelloy)合金。有關(guan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在鹽(yan)酸溶液中的(de)腐(fu)蝕(shi)速度,見表3-6。
表3-6 幾種常用不(bu)銹(xiu)鋼在鹽酸溶液中(zhong)腐蝕速度
4. 不銹鋼(gang)對磷酸的耐腐蝕性
不(bu)(bu)銹鋼(gang)不(bu)(bu)但不(bu)(bu)能(neng)完全防止磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)的腐(fu)(fu)蝕(shi),還會(hui)因磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)中所(suo)含的雜(za)質(zhi),導致不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)的變(bian)化(hua)。磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)中加劇腐(fu)(fu)蝕(shi)的不(bu)(bu)純(chun)物(wu)(wu)有(you)氟化(hua)物(wu)(wu),氟硅(gui)化(hua)物(wu)(wu)以及(ji)氯(lv)化(hua)物(wu)(wu)。化(hua)學工業使用(yong)(yong)的大不(bu)(bu)銹鋼(gang)罐多數是用(yong)(yong)于儲存和運(yun)(yun)輸(shu)(作為化(hua)肥(fei)原(yuan)料)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)的。因為磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)中所(suo)含雜(za)質(zhi)的不(bu)(bu)同,所(suo)以引起腐(fu)(fu)蝕(shi)的事故類型很多。因此,在運(yun)(yun)輸(shu)磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)過程中使用(yong)(yong)的不(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)種選用(yong)(yong)上,應從06Cr19Ni10(304)開(kai)始,逐步選用(yong)(yong)更高級別的耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)鋼(gang)種,直(zhi)到變(bian)換成用(yong)(yong)高度耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的06Cr17Ni12Mo2(316)鋼(gang)或雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang) 022Cr23Ni5Mo3(2205)等。有(you)關不(bu)(bu)銹鋼(gang)在磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)溶(rong)液中的腐(fu)(fu)蝕(shi)速度,見(jian)表3-7。
表3-7 幾種(zhong)不銹鋼在磷(lin)酸溶(rong)液中腐蝕速度
5. 對(dui)堿的(de)耐(nai)腐蝕性
最具有代表(biao)性(xing)的堿是氫(qing)氧化鈉(na)。不銹鋼(gang)對氫(qing)氧化鈉(na)的耐腐(fu)蝕性(xing)尚可(ke)。
不銹鋼的鈍化薄膜是由鉻(Cr)形成的,但在氫氧化鈉溶液中,不銹鋼表面鈍化以后,電位提高,CrO2-4有選擇性地溶解,就耐堿性而言,鉻(Cr)不是令人滿意的元素。在氫氧化鈉溶液中、鐵素體型(Cr型)不銹鋼還不如普通鋼的耐腐蝕性強。奧氏體型不銹鋼含鎳(Ni)量多時,相應地可以提高對堿的耐腐蝕性。預防氫氧化鈉溶液的腐蝕,鎳(Ni)是重要的元素。
高(gao)純高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼,如022Cr27Mo、008Cr30Mo2,具有優異的(de)耐NaOH腐蝕(shi)性能(neng),含Cr大(da)于(yu)26%的(de)高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼耐NaOH腐蝕(shi)性能(neng),甚至優于(yu)純鎳。
6. 海水腐蝕(shi)
海水的鹽分濃度依海域的不同多少有些變化,遠洋中鹽分為3.2%~3.6%,當鹽分在3.43%時,其冰點為-1.9℃,其密度在17.5℃時為1.062g/cm3,電阻為19~20Ω,海水氧濃度通常為(5~10)x10-6,pH值為8.1~8.3。
不銹鋼在海水中的均勻腐蝕量(整體腐蝕量)與鋼種沒有太大關系,但是容易發生間隙腐蝕或孔腐蝕。對于這種局部腐蝕依鋼種不同其腐蝕程度也各異,要注意避免造成重大事故。發生縫隙腐蝕或孔腐蝕的原因是海水中含有氯離子(Cl-)和溶存氧。在間隙部位,海水中的氯離子濃度高而且pH值低,則發生縫隙腐蝕。
發生點腐蝕的原因是當海水中的氯離子(Cl-)濃度達到某種程度以上時,在鈍化薄膜的缺陷部分和構成薄膜的氧進行置換而被化學性地吸附,進而成為金屬的氯絡離子而溶解。從陽極溶解開始,由于溶存氧的存在而促進陰極反應,孔腐蝕就會急劇地進展。在港灣停船時,震蕩的海水飛濺在船體上,由于浸泡和干燥反復進行,則會因為海水中的氯離子(Cl-)濃度提高而發生劇烈的孔腐蝕。近年來,有的船體包覆了超級不銹鋼(如超低碳20Cr-18Ni-6Mo和超低碳22Cr-25Ni-6Mo),有的采取涂覆和犧牲陽極防腐處理技術。
就(jiu)腐蝕而言(yan),海(hai)(hai)水(shui)(shui)和淡水(shui)(shui)比(bi)較起來,海(hai)(hai)水(shui)(shui)的電池(chi)作(zuo)用(yong)顯著地增(zeng)大。在(zai)海(hai)(hai)水(shui)(shui)中,自(zi)然(ran)電位排列如(ru)圖3-1所示。在(zai)海(hai)(hai)水(shui)(shui)中使用(yong)金屬(shu)時的注意事項如(ru)下:
①. 在結構上盡可能(neng)地(di)使用一種金屬;
②. 如果(guo)使用一種金屬不可(ke)以(yi)時,在(zai)(zai)主要零部件(jian)上,要選取在(zai)(zai)電位上“貴(gui)”的金屬材料;
③. 預計普通(tong)金屬方面(mian)的(de)腐蝕(shi)量(liang)(liang),在設計時,預先(xian)考慮其(qi)腐蝕(shi)余量(liang)(liang);
④. 在易被腐蝕的普通金屬表面上(shang)進行涂裝或包覆。