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、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶間腐蝕


  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%)奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點腐蝕


  點腐蝕又叫孔蝕,是最常見的局部腐蝕形式之一。它是因為金屬表面某個局部由于微電池作用,出現一些腐蝕小孔,并向深處發展。在不銹鋼表面存在雜質、污物以及缺陷部位鈍化膜損壞而生銹或在海水中使用的不銹鋼,即會出現點腐蝕(孔蝕)。


  點腐蝕的破壞性和隱患性較大。發生點腐蝕時,雖然金屬的失重不大,但由于陽極面積非常小,陽極上流過的腐蝕電流密度很大,造成較高的金屬溶解速度,嚴重時可使金屬設備穿孔破壞。點腐蝕還會使晶間腐蝕、剝蝕、應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞等加劇,在很多情況下是這些局部腐蝕的起源。


  為防止不銹鋼發生點腐蝕(孔蝕),應選擇含高鉻、鎳、鉬、氮的不銹鋼,提高不銹鋼的純度并降低不銹鋼的不均勻性。選擇鈍化和鈍化能力強的材料是防止不銹鋼點腐蝕的有力措施。



3. 縫隙腐蝕


  在腐蝕介質的作用下,不銹鋼縫隙出現腐蝕,即縫隙腐蝕??p隙腐蝕一般根據縫隙形狀的不同而具有一定的外形。輕微時,縫隙內為一般腐蝕,嚴重時多為片狀點腐蝕或潰瘍狀。


  所有能引起腐蝕的介質都能引起縫隙腐蝕。不銹鋼表面若存在金屬和非金屬夾雜物(金屬微粒、灰塵、臟物、砂粒、海生物),或者是結構上的原因,如螺栓聯接、鉚接、墊片與非金屬接觸等所形成的縫隙,在這些情況下不銹鋼零件若與腐蝕介質接觸,便會發生縫隙腐蝕。特別是在氯離子的環境中,縫隙腐蝕最為常見。


  不銹鋼的縫隙腐蝕主要是因為縫隙內的溶液酸化、缺氧而引起的鈍化膜破壞。因此防止不銹鋼縫隙腐蝕的有力措施是:選擇含高鉻、鎳、鉬、氮的不銹鋼,提高不銹鋼鈍化膜的穩定性和鈍化、再鈍化的能力,提高不銹鋼的純度,并降低不銹鋼的不均勻性。



4. 應力腐蝕


  應力腐蝕是不銹鋼在持久拉應力(包括外加載荷、熱應力及冷加工、熱加工或焊接后的殘留應力等)和特定的腐蝕介質的共同作用下出現的脆性開裂。它是不銹鋼局部腐蝕破壞中最常見、危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奧氏體不銹鋼應力腐蝕常見的介質有:


   a. 各種氯化物或含氯化物的溶液。


   b. 海水、鹽水、河水、井水、水蒸氣和海洋性大氣。


   c. 氫氧化物,例如NaOH、KOH的水溶液。


   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. 硫酸和亞硫酸鹽;連多硫酸;硫化氫水溶液。


    表2-1列出了引起Cr-Ni奧氏體不銹鋼腐蝕的介質和條件。



 對于應力腐蝕斷裂,通常通過正確選材可以予以控制。


   a. 在高濃度氯化物中,通常選擇鎳含量高的不銹鋼、高硅Cr-N不銹鋼和鐵素體不銹鋼。


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


   c. 在含氯離子的水溶液中,當在低于60℃的低濃度氯離子介質中,無濃縮或富集可選用18-8型、18-12-2型奧氏體不銹鋼、Cr18Mo2鐵素體不銹鋼和18-5-Mo雙相不銹鋼;在低于60℃的低濃度氯離子介質中(濃縮、富集),可選用Cr18Mo2鐵素體不銹鋼和18-5-Mo雙相不銹鋼;在低于60℃高濃度氯離子介質中(有濃縮、富集),可選用Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素體不銹鋼,以及w(Cr)22%~25%并含Mo的雙相不銹鋼;在60~200℃低濃度氯離子介質中(濃縮、富集),可選用18-5型、22-5型、25-5型雙相含Mo不銹鋼和高Cr、Mo、Ni不銹鋼(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在200~350℃低濃度氯離子(濃縮、富集)介質中,可選用Cr20Ni32Fe鐵-鎳合金、Cr30Ni60Fe10鎳基合金。


   d. 在含NaOH的水溶液中,當w(NaOH)≤20%,無氯子,沸騰溫度≤120可選18-8或18-12-2型奧氏體不銹鋼;當w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在85℃的NaOH水溶液中,可選用超低碳18-8型奧氏體不銹鋼、Cr26Mo1 鐵素體不銹鋼等。


   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. 疲勞腐蝕


  疲勞腐蝕是不銹鋼零件在腐蝕介質與交變應力的共同作用下發生腐蝕進而引起零件的破損現象。疲勞腐蝕的特點是產生腐蝕坑和大量裂縫,以致金屬的機械疲勞極限不復存在;裂縫多半穿晶粒,一般不分枝;裂縫端部較鈍;斷口大部為腐蝕產物所覆蓋,小部呈脆性裂縫破壞。


  導致疲勞腐蝕的活性介質有酸性介質、氯化物、含H2S、SO2和O2的氣體以及其他能產生腐蝕的介質。


  為了防止疲勞腐蝕的產生,不銹鋼應具備良好的耐點蝕性能和高強度,因此應選擇含Cr、Mo較高的馬氏體不銹鋼,超級奧氏體不銹鋼,以及高鉻、鉬、氮含量的雙相不銹鋼,典型的鋼號有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當然在選擇不銹鋼耐蝕性的過程中,要根據實際情況,分析產生腐蝕的原因,并根據腐蝕特點進行試驗,總結出最佳方案再選擇耐蝕性好的、經濟上合理的、市場上有的不銹鋼材料。





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