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,列出了金屬耐均勻腐(fu)蝕(shi)等級(ji)及應用場合。
1. 不(bu)銹(xiu)鋼對(dui)硫酸的耐腐蝕性(xing)
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。
稀硫(liu)酸(suan)(suan)、中等(deng)濃度(du)硫(liu)酸(suan)(suan)是還原性(xing)酸(suan)(suan),06Cr17Ni12Mo2(316)、022Cr17Ni12Mo2(316)、06Cr17Ni12Mo2Ti(316Ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)對(dui)其有(you)一定(ding)耐腐(fu)蝕性(xing)。高Mo奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)高Mo雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐硫(liu)酸(suan)(suan)腐(fu)蝕性(xing)能更佳,如非標(biao)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)022Cr17Ni17Si6和(he)022Cr18Ni20Si6MoCu。
常用不銹鋼在(zai)硫酸(suan)中的腐(fu)蝕速度,見表3-4。
2. 不銹鋼對硝酸的耐腐(fu)蝕(shi)性
不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)耐硝(xiao)酸腐蝕(shi)的(de)良好材料。在(zai)(zai)制造硝(xiao)酸設備中,幾(ji)乎全部(bu)使用了(le)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。不(bu)(bu)但如此,為了(le)強化(hua)(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)鈍化(hua)(hua)薄膜,在(zai)(zai)生產中常常采用酸洗(xi)來鈍化(hua)(hua)處(chu)理不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)處(chu)理就(jiu)是(shi)將不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)浸漬(zi)在(zai)(zai)一(yi)定濃度(du)(du)一(yi)定溫(wen)度(du)(du)的(de)硝(xiao)酸溶液中進行(xing)的(de)。有(you)關(guan)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)硝(xiao)酸溶液中的(de)耐腐蝕(shi)等級,見(jian)表3-5。
表3-5 幾種常用(yong)不銹(xiu)鋼在硝酸溶(rong)液中耐腐蝕等(deng)級
3. 不(bu)銹鋼對(dui)鹽(yan)酸(suan)的耐腐蝕性
因(yin)為鹽(yan)酸(suan)是弱氧化性(xing)酸(suan),它不能夠保持不銹(xiu)鋼的(de)鈍化薄膜(mo),即(ji)造(zao)成對(dui)不銹(xiu)鋼的(de)整(zheng)體腐蝕(shi)(連續腐蝕(shi))。雖(sui)然對(dui)稀硫酸(suan)也有選用06Cr17Ni12Mo2 (316)、06Cr19Ni13Mo3(317)以及雙相不銹(xiu)鋼022Cr23Ni5Mo3(2205),但是對(dui)鹽(yan)酸(suan)而言,多數是使用哈斯特洛(luo)依(Hastelloy)合金。有關不銹(xiu)鋼在鹽(yan)酸(suan)溶(rong)液中的(de)腐蝕(shi)速度,見表3-6。
表(biao)3-6 幾種常用不銹鋼在鹽酸溶液(ye)中腐蝕速度
4. 不銹(xiu)鋼對磷酸的耐腐蝕性
不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)但不(bu)能完全防止磷(lin)酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),還(huan)會因磷(lin)酸(suan)(suan)中(zhong)所含(han)的(de)(de)(de)(de)(de)雜質(zhi),導致不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)。磷(lin)酸(suan)(suan)中(zhong)加(jia)劇腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)純物(wu)有(you)氟(fu)化(hua)物(wu),氟(fu)硅化(hua)物(wu)以及氯(lv)化(hua)物(wu)。化(hua)學工業使(shi)(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)大不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)罐多(duo)數是用于儲存和運輸(shu)(作為(wei)化(hua)肥(fei)原料)磷(lin)酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)。因為(wei)磷(lin)酸(suan)(suan)中(zhong)所含(han)雜質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong),所以引起腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)事故類型很多(duo)。因此,在(zai)運輸(shu)磷(lin)酸(suan)(suan)過程中(zhong)使(shi)(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)鋼(gang)種(zhong)選用上,應從06Cr19Ni10(304)開始,逐(zhu)步(bu)選用更高級別的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)鋼(gang)種(zhong),直到變換成用高度耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)06Cr17Ni12Mo2(316)鋼(gang)或雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang) 022Cr23Ni5Mo3(2205)等。有(you)關不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)磷(lin)酸(suan)(suan)溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度,見表3-7。
表(biao)3-7 幾種不銹(xiu)鋼在磷酸溶液中腐蝕速度
5. 對(dui)堿的耐腐蝕性
最具有代表性(xing)的堿(jian)是氫氧(yang)化鈉。不銹鋼對氫氧(yang)化鈉的耐腐蝕性(xing)尚可。
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。
高純高鉻鐵素體不銹鋼,如022Cr27Mo、008Cr30Mo2,具有(you)優異的(de)耐NaOH腐蝕性能,含Cr大于(yu)26%的(de)高鉻鐵素體不銹鋼耐NaOH腐蝕性能,甚(shen)至優于(yu)純鎳。
6. 海(hai)水腐蝕
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。
就腐蝕而言,海水(shui)和(he)淡(dan)水(shui)比較起來(lai),海水(shui)的電(dian)池作用(yong)顯著地增大。在海水(shui)中(zhong),自然電(dian)位排列如(ru)圖3-1所示。在海水(shui)中(zhong)使(shi)用(yong)金(jin)屬(shu)時的注(zhu)意(yi)事項如(ru)下:
①. 在結(jie)構(gou)上盡可能地使用一種金屬;
②. 如(ru)果使(shi)用一種金屬不可以時,在主要零部(bu)件上(shang),要選(xuan)取在電位上(shang)“貴”的(de)金屬材料;
③. 預計(ji)普通金屬方面的腐(fu)蝕量,在設計(ji)時,預先考慮其腐(fu)蝕余(yu)量;
④. 在易(yi)被(bei)腐(fu)蝕的普通(tong)金屬(shu)表面上進行(xing)涂裝或包覆(fu)。