耐蝕性是指給定的腐蝕體系內,環境引起金屬腐蝕的能力。不銹(xiu)鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄且致密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。金屬腐蝕是金屬在介質作用下逐漸破壞的過程。在同一介質中,不同不銹鋼的銹蝕速度不同;而同一不銹鋼在不同腐蝕性介質中,銹蝕情況也不一樣。金屬的腐蝕,按腐蝕機理分為化學腐蝕與電化學腐蝕。


  化學腐(fu)蝕(shi)是(shi)指在介(jie)質(zhi)中(zhong)直(zhi)接發生的(de)化學作用,即金(jin)屬同(tong)介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)離子直(zhi)接交換(huan)電荷。鈍化防護薄(bo)膜之所(suo)以能(neng)阻止金(jin)屬再受腐(fu)蝕(shi),其(qi)重要的(de)一個方面是(shi)阻礙其(qi)離子交換(huan)和電荷交換(huan)的(de)速(su)度。


  電(dian)化學(xue)腐蝕(shi)(shi)是金屬(shu)在(zai)電(dian)介質中,由于電(dian)極反(fan)應而發生的(de)腐蝕(shi)(shi)。在(zai)許多(duo)電(dian)化學(xue)腐蝕(shi)(shi)過程中,有(you)一種(zhong)金屬(shu)與另(ling)一種(zhong)金屬(shu)共同(tong)參(can)與,或者金屬(shu)內部各(ge)不同(tong)相的(de)組(zu)成(cheng)物共同(tong)參(can)與,即形(xing)成(cheng)所謂的(de)電(dian)偶腐蝕(shi)(shi)。此種(zhong)情(qing)況下,一種(zhong)金屬(shu)構(gou)成(cheng)陽極受腐蝕(shi)(shi)而發生溶解;另(ling)一種(zhong)金屬(shu)構(gou)成(cheng)陰極而發生還原反(fan)應,工(gong)程中的(de)金屬(shu)腐蝕(shi)(shi),絕大多(duo)數屬(shu)于電(dian)化學(xue)腐蝕(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕(表面腐蝕)和局部(bu)腐(fu)蝕,局部腐蝕又分為點腐(fu)蝕縫隙腐(fu)蝕(shi)晶間腐蝕應力腐蝕等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。



1. 均勻腐蝕


  均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)是指接觸腐(fu)蝕(shi)介質的金屬表面全部產生腐(fu)蝕(shi)的現象。均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)使金屬截面不斷減(jian)少,對于被腐(fu)蝕(shi)的受力零件(jian)而言,會使其承受的真實應力逐漸增加,最終(zhong)達到材料的斷裂(lie)強度而發生斷裂(lie)。


  評定(ding)均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)方法是在試驗(yan)條件下,測出單位面(mian)積上經一定(ding)時間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)以(yi)后所損失(shi)的(de)質量[g/(㎡·年)],即腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率,若以(yi)被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)深度(mm/年)計,則(ze)更(geng)便于計算(suan)設備的(de)耐蝕(shi)(shi)壽命。表1-12 為耐蝕(shi)(shi)性分級。


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2. 點腐蝕


  點(dian)腐蝕(shi)是指在金屬(shu)材料表面大部(bu)分(fen)不腐蝕(shi)或腐蝕(shi)輕(qing)微,而分(fen)散發(fa)生(sheng)高(gao)度(du)的局部(bu)腐蝕(shi),常見蝕(shi)點(dian)的尺寸小于1.0mm,深(shen)度(du)往往大于表面孔徑,輕(qing)者為較淺的腐蝕(shi)坑(keng),嚴重的點(dian)腐蝕(shi)會形成穿孔。


  點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。它是在介質作用下,由于表面有一些缺欠,如夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯在表面暴露出來,使鈍化膜在這些地方被破壞,接觸腐蝕介質后形成腐蝕坑,然后從外向內發展,從而遭到嚴重的陽極腐蝕。點腐蝕屬于局部腐蝕,不銹鋼在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起點腐蝕。


  在不(bu)(bu)銹鋼(gang)中加入鉬(mu)(mu)(mu)、錳、硅、釩或稀土(tu)合金元素,降低(di)鋼(gang)中碳(tan)(tan)的(de)含量(liang),提(ti)高(gao)鉻(ge)、鎳含量(liang)均能有效地提(ti)高(gao)抗點蝕能力。現有的(de)超(chao)低(di)碳(tan)(tan)高(gao)鉻(ge)鎳含鉬(mu)(mu)(mu)的(de)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)和超(chao)高(gao)純低(di)碳(tan)(tan)低(di)氮含鉬(mu)(mu)(mu)的(de)高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)均有較高(gao)的(de)耐點腐蝕性能。



3. 縫隙腐蝕(shi)


  縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)指由于(yu)金屬表面或(huo)非(fei)金屬表面形成狹縫或(huo)間隙,在狹縫內或(huo)近(jin)旁發(fa)生(sheng)的局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)為(wei)斑點狀(zhuang)或(huo)潰瘍形狀(zhuang)的宏(hong)觀(guan)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)坑。縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)主要(yao)是(shi)介質的電(dian)化學不(bu)均勻性引(yin)起的。


  縫(feng)隙(xi)腐蝕常發生在(zai)墊圈、鉚接(jie)(jie)(jie)、螺釘連(lian)接(jie)(jie)(jie)的(de)接(jie)(jie)(jie)縫(feng)處(chu),搭接(jie)(jie)(jie)的(de)焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)、閥座(zuo)、堆積的(de)金(jin)屬片間等處(chu)。由于連(lian)接(jie)(jie)(jie)的(de)縫(feng)隙(xi)處(chu)被腐蝕產物覆蓋(gai)以及介(jie)質擴(kuo)散受到限制(zhi)等原因,導致該處(chu)的(de)介(jie)質成(cheng)分(fen)和濃度與整體相比(bi)有(you)很大差別,形成(cheng)“閉(bi)塞電(dian)池腐蝕”作(zuo)用。


  部分(fen)奧氏體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼、鐵(tie)素體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼和(he)馬(ma)氏體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼在(zai)海水中均有(you)不(bu)同程度的縫隙腐(fu)蝕傾向。在(zai)鋼中適當(dang)地增加(jia)鉻、鉬含量,可(ke)以改善(shan)抗縫隙腐(fu)蝕能力。



4. 晶間腐蝕


  沿著(zhu)或緊挨著(zhu)金(jin)屬晶(jing)界產生的腐蝕,稱之為晶(jing)間腐蝕。


  晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)有選擇性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破壞,它與一(yi)(yi)(yi)般選擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)不同之處(chu)在于(yu),腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)局部(bu)性(xing)是(shi)顯(xian)微(wei)尺度(du)的(de)(de)(de)(de)(de),而宏觀上(shang)不一(yi)(yi)(yi)定是(shi)局部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)。這種(zhong)(zhong)類型的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)發生(sheng)以后(hou),有時(shi)從外(wai)觀上(shang)不易被察(cha)覺,但晶界區因腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)已(yi)遭(zao)到破壞,晶粒間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合強度(du)幾乎(hu)完全喪失(shi)。腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)深度(du)較大(da)者可失(shi)去金(jin)屬(shu)聲,構(gou)(gou)件有效承載截(jie)面大(da)減而導致(zhi)過載斷(duan)裂。受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)甚至成(cheng)為粉(fen)末,從構(gou)(gou)件上(shang)脫落下(xia)來(lai)。這是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)危害性(xing)很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破壞。


  奧氏體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)會發(fa)生晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)是由于這類鋼(gang)(gang)加熱到600~800℃溫度(du)區(qu)間(jian)會發(fa)生敏(min)(min)化,其(qi)機(ji)理是過(guo)飽和固溶(rong)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)向晶(jing)(jing)(jing)粒邊界擴(kuo)(kuo)散,與晶(jing)(jing)(jing)界附(fu)(fu)近的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)結合形成鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化物(CrFe)23C6并在晶(jing)(jing)(jing)界沉淀析出;由于碳(tan)(tan)比鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散快得多(duo),鉻(ge)(ge)來不(bu)及從(cong)晶(jing)(jing)(jing)內補充到晶(jing)(jing)(jing)界附(fu)(fu)近,因(yin)而(er)晶(jing)(jing)(jing)界區(qu)貧(pin)(pin)鉻(ge)(ge)而(er)形成晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)。在某些(xie)超低碳(tan)(tan)含(han)鉬(mu)奧氏體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong),在敏(min)(min)化溫度(du)區(qu)間(jian)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界析出鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)很高的(de)(de)(de)σ相,其(qi)鄰近區(qu)也(ye)(ye)會貧(pin)(pin)鉻(ge)(ge),貧(pin)(pin)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)金屬在腐(fu)蝕(shi)介(jie)質作用下(xia),首先被腐(fu)蝕(shi)溶(rong)解(jie)。這些(xie)都是金屬出現晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)原因(yin)。鐵素體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)也(ye)(ye)有形成晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)傾向。



5. 應力腐(fu)蝕


  應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是指(zhi)(zhi)金屬(shu)在某種特(te)定(ding)(ding)環(huan)境與相(xiang)應(ying)(ying)水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(拉應(ying)(ying)力(li)(li)(li))的(de)共同作用下(xia)(xia),以裂紋擴(kuo)展方式發生(sheng)的(de)與腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)有(you)關的(de)斷裂。特(te)定(ding)(ding)環(huan)境下(xia)(xia)無應(ying)(ying)力(li)(li)(li)或應(ying)(ying)力(li)(li)(li)水(shui)平(ping)太低,不會引起(qi)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。同樣的(de),有(you)相(xiang)當(dang)水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)而無特(te)定(ding)(ding)環(huan)境也(ye)不會發生(sheng)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。所謂特(te)定(ding)(ding)環(huan)境,是指(zhi)(zhi)只(zhi)有(you)當(dang)介質的(de)成分和濃度范(fan)圍適當(dang)時(shi),才(cai)能導致(zhi)某種相(xiang)應(ying)(ying)金屬(shu)的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。


  不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)構(gou)件應力腐蝕(shi)斷(duan)裂,斷(duan)口呈脆性(xing)(xing)斷(duan)裂特(te)征。常在未發(fa)現的情況(kuang)下發(fa)生(sheng)斷(duan)裂,而(er)且是瞬間斷(duan)裂,往往造成災難性(xing)(xing)事故,其危害性(xing)(xing)極大(da),因此,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)構(gou)件應力腐蝕(shi)問題應當引起高度重視。





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