耐蚀性是指给定的腐蚀體(tǐ)系内,环境引起金属腐蚀的能(néng)力。不锈钢的耐腐蚀性能(néng)一般随铬含量的增加而提高。其基本原理(lǐ)是,当钢中有(yǒu)足够的铬时,在钢的表面形成非常薄且致密的氧化膜,它可(kě)以防止进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可(kě)以强化这种膜,而还原性环境则必然破坏这种膜,造成钢的腐蚀。金属腐蚀是金属在介质作用(yòng)下逐渐破坏的过程。在同一介质中,不同不锈钢的锈蚀速度不同;而同一不锈钢在不同腐蚀性介质中,锈蚀情况也不一样。金属的腐蚀,按腐蚀机理(lǐ)分(fēn)為(wèi)化學(xué)腐蚀与電(diàn)化學(xué)腐蚀。


  化學(xué)腐蚀是指在介质中直接发生的化學(xué)作用(yòng),即金属同介质中的离子直接交换電(diàn)荷。钝化防护薄膜之所以能(néng)阻止金属再受腐蚀,其重要的一个方面是阻碍其离子交换和電(diàn)荷交换的速度。


  電(diàn)化學(xué)腐蚀是金属在電(diàn)介质中,由于電(diàn)极反应而发生的腐蚀。在许多(duō)電(diàn)化學(xué)腐蚀过程中,有(yǒu)一种金属与另一种金属共同参与,或者金属内部各不同相的组成物(wù)共同参与,即形成所谓的電(diàn)偶腐蚀。此种情况下,一种金属构成阳极受腐蚀而发生溶解;另一种金属构成阴极而发生还原反应,工程中的金属腐蚀,绝大多(duō)数属于電(diàn)化學(xué)腐蚀。


  不锈钢的主要腐蚀形式有(yǒu)均匀腐蚀(表面腐蚀)和局部腐蚀,局部腐蚀又(yòu)分(fēn)為(wèi)点腐蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀等。据分(fēn)析不锈钢的腐蚀破坏,90%以上為(wèi)局部腐蚀造成的。



1. 均匀腐蚀


  均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象。均匀腐蚀使金属截面不断减少,对于被腐蚀的受力零件而言,会使其承受的真实应力逐渐增加,最终达到材料的断裂强度而发生断裂。


  评定均匀腐蚀的方法是在试验条件下,测出单位面积上经一定时间腐蚀以后所损失的质量[g/(㎡·年)],即腐蚀速率,若以被腐蚀的深度(mm/年)计,则更便于计算设备的耐蚀寿命。表1-12 為(wèi)耐蚀性分(fēn)级。


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2. 点腐蚀


  点腐蚀是指在金属材料表面大部分(fēn)不腐蚀或腐蚀轻微,而分(fēn)散发生高度的局部腐蚀,常见蚀点的尺寸小(xiǎo)于1.0mm,深度往往大于表面孔径,轻者為(wèi)较浅的腐蚀坑,严重的点腐蚀会形成穿孔。


  点腐蚀是不锈钢常见的腐蚀破坏类型之一。它是在介质作用(yòng)下,由于表面有(yǒu)一些缺欠,如夹杂物(wù)、贫铬區(qū)、晶界、位错在表面暴露出来,使钝化膜在这些地方被破坏,接触腐蚀介质后形成腐蚀坑,然后从外向内发展,从而遭到严重的阳极腐蚀。点腐蚀属于局部腐蚀,不锈钢在含有(yǒu)氯离子(Cl-)的介质中,最易引起点腐蚀。


  在不锈钢中加入钼、锰、硅、钒或稀土合金元素,降低钢中碳的含量,提高铬、镍含量均能(néng)有(yǒu)效地提高抗点蚀能(néng)力。现有(yǒu)的超低碳高铬镍含钼的奥氏體(tǐ)不锈钢和超高纯低碳低氮含钼的高铬铁素體(tǐ)不锈钢均有(yǒu)较高的耐点腐蚀性能(néng)。



3. 缝隙腐蚀


  缝隙腐蚀是指由于金属表面或非金属表面形成狭缝或间隙,在狭缝内或近旁发生的局部腐蚀。缝隙腐蚀為(wèi)斑点状或溃疡形状的宏观腐蚀坑。缝隙腐蚀主要是介质的電(diàn)化學(xué)不均匀性引起的。


  缝隙腐蚀常发生在垫圈、铆接、螺钉连接的接缝处,搭接的焊接接头、阀座、堆积的金属片间等处。由于连接的缝隙处被腐蚀产物(wù)覆盖以及介质扩散受到限制等原因,导致该处的介质成分(fēn)和浓度与整體(tǐ)相比有(yǒu)很(hěn)大差别,形成“闭塞電(diàn)池腐蚀”作用(yòng)。


  部分(fēn)奥氏體(tǐ)型不锈钢、铁素體(tǐ)型不锈钢和马氏體(tǐ)型不锈钢在海水中均有(yǒu)不同程度的缝隙腐蚀倾向。在钢中适当地增加铬、钼含量,可(kě)以改善抗缝隙腐蚀能(néng)力。



4. 晶间腐蚀


  沿着或紧挨着金属晶界产生的腐蚀,称之為(wèi)晶间腐蚀。


  晶间腐蚀是一种有(yǒu)选择性的腐蚀破坏,它与一般选择性腐蚀的不同之处在于,腐蚀的局部性是显微尺度的,而宏观上不一定是局部的。这种类型的腐蚀发生以后,有(yǒu)时从外观上不易被察觉,但晶界區(qū)因腐蚀已遭到破坏,晶粒间的结合强度几乎完全丧失。腐蚀深度较大者可(kě)失去金属声,构件有(yǒu)效承载截面大减而导致过载断裂。受腐蚀严重的金属甚至成為(wèi)粉末,从构件上脱落下来。这是一种危害性很(hěn)大的腐蚀破坏。


  奥氏體(tǐ)型不锈钢会发生晶间腐蚀是由于这类钢加热到600~800℃温度區(qū)间会发生敏化,其机理(lǐ)是过饱和固溶的碳向晶粒边界扩散,与晶界附近的铬结合形成铬的碳化物(wù)(CrFe)23C6并在晶界沉淀析出;由于碳比铬的扩散快得多(duō),铬来不及从晶内补充到晶界附近,因而晶界區(qū)贫铬而形成晶间腐蚀。在某些超低碳含钼奥氏體(tǐ)型不锈钢中,在敏化温度區(qū)间的晶界析出铬含量很(hěn)高的σ相,其邻近區(qū)也会贫铬,贫铬的金属在腐蚀介质作用(yòng)下,首先被腐蚀溶解。这些都是金属出现晶间腐蚀的原因。铁素體(tǐ)型不锈钢也有(yǒu)形成晶间腐蚀的倾向。



5. 应力腐蚀


  应力腐蚀是指金属在某种特定环境与相应水平应力(拉应力)的共同作用(yòng)下,以裂纹扩展方式发生的与腐蚀有(yǒu)关的断裂。特定环境下无应力或应力水平太低,不会引起应力腐蚀。同样的,有(yǒu)相当水平应力而无特定环境也不会发生应力腐蚀。所谓特定环境,是指只有(yǒu)当介质的成分(fēn)和浓度范围适当时,才能(néng)导致某种相应金属的应力腐蚀。


  不锈钢焊接构件应力腐蚀断裂,断口呈脆性断裂特征。常在未发现的情况下发生断裂,而且是瞬间断裂,往往造成灾难性事故,其危害性极大,因此,不锈钢焊接构件应力腐蚀问题应当引起高度重视。





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