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(bu)銹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(hua)學腐蝕是指在介(jie)質中(zhong)直接發生的(de)化(hua)學作用,即金(jin)屬(shu)同介(jie)質中(zhong)的(de)離子直接交(jiao)換電荷。鈍化(hua)防護薄膜(mo)之所(suo)以能(neng)阻止金(jin)屬(shu)再受腐蝕,其重要(yao)的(de)一個方面是阻礙其離子交(jiao)換和(he)電荷交(jiao)換的(de)速度。


  電(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)是金(jin)(jin)(jin)屬(shu)在(zai)電(dian)(dian)介質中(zhong)(zhong),由于(yu)電(dian)(dian)極反(fan)應而發生的腐(fu)蝕(shi)。在(zai)許(xu)多(duo)電(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)過程中(zhong)(zhong),有一種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)與(yu)另一種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)共同(tong)(tong)參與(yu),或者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)內部各不同(tong)(tong)相的組成(cheng)(cheng)物共同(tong)(tong)參與(yu),即形成(cheng)(cheng)所(suo)謂(wei)的電(dian)(dian)偶(ou)腐(fu)蝕(shi)。此種情況下,一種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)構成(cheng)(cheng)陽極受(shou)腐(fu)蝕(shi)而發生溶解;另一種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)構成(cheng)(cheng)陰極而發生還原反(fan)應,工程中(zhong)(zhong)的金(jin)(jin)(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi),絕大多(duo)數屬(shu)于(yu)電(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均(jun)勻腐蝕(表面腐蝕)和局部腐蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕縫隙腐蝕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(yun)腐蝕(shi)


  均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)是指接觸(chu)腐(fu)(fu)蝕(shi)介質的(de)(de)(de)金屬(shu)表面(mian)全(quan)部產生腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)現象。均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)使金屬(shu)截面(mian)不(bu)斷(duan)減少,對(dui)于(yu)被腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)受(shou)力零件而言(yan),會使其承受(shou)的(de)(de)(de)真實(shi)應力逐(zhu)漸增加,最終達到材料的(de)(de)(de)斷(duan)裂強度而發生斷(duan)裂。


  評(ping)定均(jun)勻(yun)腐蝕(shi)(shi)的方法(fa)是在(zai)試驗條(tiao)件(jian)下,測出單位面(mian)積上經一定時間(jian)腐蝕(shi)(shi)以后所損失的質(zhi)量[g/(㎡·年)],即腐蝕(shi)(shi)速率,若以被(bei)腐蝕(shi)(shi)的深(shen)度(du)(mm/年)計(ji),則(ze)更便于計(ji)算設備的耐蝕(shi)(shi)壽命。表1-12 為(wei)耐蝕(shi)(shi)性分級。


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2. 點腐蝕


  點腐(fu)(fu)蝕(shi)是指在金(jin)屬材料(liao)表面大(da)部(bu)分(fen)不(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)或(huo)腐(fu)(fu)蝕(shi)輕微,而分(fen)散(san)發生(sheng)高度的(de)局部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi),常見蝕(shi)點的(de)尺寸小于1.0mm,深度往往大(da)于表面孔(kong)徑,輕者為較淺的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)坑,嚴重的(de)點腐(fu)(fu)蝕(shi)會形成穿孔(kong)。


  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。


  在不銹鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)加入鉬(mu)(mu)、錳(meng)、硅(gui)、釩或稀土合金(jin)元素,降低(di)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)碳的含(han)(han)量,提高鉻、鎳(nie)(nie)含(han)(han)量均(jun)能有(you)效地提高抗(kang)點蝕能力。現有(you)的超(chao)低(di)碳高鉻鎳(nie)(nie)含(han)(han)鉬(mu)(mu)的奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)和超(chao)高純低(di)碳低(di)氮(dan)含(han)(han)鉬(mu)(mu)的高鉻鐵素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)均(jun)有(you)較高的耐點腐蝕性能。



3. 縫隙(xi)腐蝕(shi)


  縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是指由于金(jin)屬(shu)表面(mian)或非(fei)金(jin)屬(shu)表面(mian)形(xing)成(cheng)狹縫(feng)(feng)(feng)(feng)或間隙(xi),在狹縫(feng)(feng)(feng)(feng)內或近(jin)旁(pang)發(fa)生的局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)為斑(ban)點狀或潰瘍形(xing)狀的宏觀腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)坑。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)主要(yao)是介質的電化(hua)學不均(jun)勻(yun)性引起(qi)的。


  縫(feng)隙腐蝕(shi)常發生在墊圈、鉚(liu)接(jie)(jie)、螺釘(ding)連接(jie)(jie)的(de)(de)接(jie)(jie)縫(feng)處,搭接(jie)(jie)的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭、閥座(zuo)、堆積的(de)(de)金屬片(pian)間等處。由于(yu)連接(jie)(jie)的(de)(de)縫(feng)隙處被腐蝕(shi)產物覆(fu)蓋以及介(jie)質擴散受(shou)到(dao)限制等原(yuan)因(yin),導致該(gai)處的(de)(de)介(jie)質成(cheng)分和濃(nong)度與(yu)整(zheng)體(ti)相比有很大差別,形(xing)成(cheng)“閉塞電池腐蝕(shi)”作用。


  部分奧氏體型不(bu)銹鋼(gang)(gang)、鐵素體型不(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)馬(ma)氏體型不(bu)銹鋼(gang)(gang)在海(hai)水中(zhong)均有不(bu)同程(cheng)度的縫(feng)隙腐蝕傾向(xiang)。在鋼(gang)(gang)中(zhong)適當地(di)增加鉻、鉬含量,可以改善(shan)抗縫(feng)隙腐蝕能力。



4. 晶(jing)間腐蝕


  沿著(zhu)或緊挨著(zhu)金屬晶界產(chan)生的(de)腐蝕(shi),稱(cheng)之(zhi)為晶間腐蝕(shi)。


  晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)一(yi)種有(you)選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)(po)壞(huai)(huai),它與(yu)一(yi)般選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)不同之處在于,腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)局部(bu)性(xing)(xing)是(shi)顯微尺度的(de),而(er)宏觀上不一(yi)定是(shi)局部(bu)的(de)。這(zhe)種類型的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)發生以后,有(you)時從外觀上不易(yi)被(bei)察覺,但晶(jing)界區因腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)已遭到破(po)(po)壞(huai)(huai),晶(jing)粒間的(de)結合強度幾乎完(wan)全喪失。腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)深度較大者可失去金屬聲,構(gou)件有(you)效承(cheng)載截面大減而(er)導致過(guo)載斷裂。受(shou)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)嚴(yan)重的(de)金屬甚(shen)至(zhi)成為粉(fen)末,從構(gou)件上脫落下來(lai)。這(zhe)是(shi)一(yi)種危害性(xing)(xing)很(hen)大的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)(po)壞(huai)(huai)。


  奧(ao)氏體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)會(hui)發生晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)是由(you)于這類鋼(gang)(gang)加熱(re)到600~800℃溫(wen)度(du)區(qu)(qu)間(jian)會(hui)發生敏化,其機(ji)理是過飽和固溶的碳(tan)向(xiang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒邊界(jie)(jie)擴(kuo)(kuo)散,與晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)附近的鉻(ge)結合(he)形成(cheng)鉻(ge)的碳(tan)化物(wu)(CrFe)23C6并在(zai)(zai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)沉淀析(xi)(xi)出(chu);由(you)于碳(tan)比鉻(ge)的擴(kuo)(kuo)散快得多,鉻(ge)來不(bu)及從晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)內(nei)補充(chong)到晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)附近,因(yin)而晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)區(qu)(qu)貧鉻(ge)而形成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)(zai)某些超(chao)低(di)碳(tan)含(han)鉬奧(ao)氏體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong),在(zai)(zai)敏化溫(wen)度(du)區(qu)(qu)間(jian)的晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)析(xi)(xi)出(chu)鉻(ge)含(han)量很(hen)高(gao)的σ相,其鄰(lin)近區(qu)(qu)也會(hui)貧鉻(ge),貧鉻(ge)的金(jin)屬在(zai)(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質作用下,首先被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)溶解(jie)。這些都(dou)是金(jin)屬出(chu)現晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的原因(yin)。鐵(tie)素體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)也有形成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的傾向(xiang)。



5. 應力(li)腐蝕


  應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)是指(zhi)金屬(shu)在某種特(te)定環境與相(xiang)應(ying)(ying)水平應(ying)(ying)力(li)(li)(拉應(ying)(ying)力(li)(li))的(de)共同(tong)作用下,以裂紋擴展方式發生的(de)與腐(fu)蝕(shi)(shi)有(you)關的(de)斷裂。特(te)定環境下無(wu)應(ying)(ying)力(li)(li)或應(ying)(ying)力(li)(li)水平太低,不(bu)(bu)會(hui)引起(qi)應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)。同(tong)樣(yang)的(de),有(you)相(xiang)當水平應(ying)(ying)力(li)(li)而(er)無(wu)特(te)定環境也不(bu)(bu)會(hui)發生應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)。所謂特(te)定環境,是指(zhi)只有(you)當介(jie)質的(de)成(cheng)分和濃度(du)范圍適當時,才(cai)能導致(zhi)某種相(xiang)應(ying)(ying)金屬(shu)的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)。


  不銹鋼焊接(jie)構件應(ying)力腐蝕斷(duan)裂,斷(duan)口呈(cheng)脆性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂特(te)征。常在(zai)未發現的情況下發生斷(duan)裂,而且(qie)是瞬間斷(duan)裂,往(wang)往(wang)造(zao)成災難性(xing)(xing)(xing)事故,其危害性(xing)(xing)(xing)極大,因此,不銹鋼焊接(jie)構件應(ying)力腐蝕問題(ti)應(ying)當引起高度重視。





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