不鏽鋼(gāng)耐腐蝕性(xìng)的含義及分類
不鏽鋼隻是耐腐蝕鋼,而非完全意義上的不鏽。到目前為止沒有發明在任何條件下均不腐蝕的鋼。因此,具(jù)體的(de)鋼種是有具體的(de)適用環境的。
不鏽鋼的耐(nài)腐蝕原理:
①加入合金元素Cr、Ni等提高基體金屬的電極電(diàn)位,減(jiǎn)少微(wēi)電池的(de)數量,可有效地提高(gāo)鋼的耐蝕性。
②加入合金元素使鋼(gāng)在室(shì)溫下獲得單相固溶組(zǔ)織(zhī),也能減(jiǎn)少微電池數量,從而提高鋼的耐蝕性。
③在鋼(gāng)中加入合金元素鉻使(shǐ)鋼的表麵形成結構致密、不溶入腐蝕介質、電阻又高的Cr2O3鈍化膜,這種鈍化(huà)膜結構致密、穩定,厚度1-6nm。是金屬基體的保護(hù)膜,並且隨著鋼中(zhōng)鉻(gè)含量的(de)增加,鈍化膜的厚度和強度也會相應增(zēng)加(jiā)。
不鏽鋼(gāng)腐蝕的分類、預防
1.點蝕
點蝕(如圖1所示(shì))又稱坑蝕(shí)和小孔腐蝕(shí),是不鏽鋼常見局部腐蝕之一。一般情況下點蝕的深度要比(bǐ)其直徑大的多。當介質中存(cún)在某些活性陰離(lí)子(CI-)時,這些陰離子首先被吸附在金屬表麵某些點上,從而使不鏽鋼表麵鈍化膜發生破壞。鋼中會存在缺陷、雜質和(hé)溶質等的不均一(yī)性,一旦表麵鈍化膜(mó)破壞,在表麵缺陷處易顯露基體金屬,使其呈活化態,而鈍化膜處為鈍(dùn)態,這樣就形成了活性-鈍性腐蝕(shí)電池,由於陽極(jí)麵積比陰極麵積小的多,陽極電流密度很大,腐蝕往深處發展(zhǎn),金(jīn)屬表麵很快就被腐蝕(shí)成小孔。

圖(tú)1 鹽水中使用的(de)SUS304鋼管上的點蝕
防止點(diǎn)蝕(shí)的途徑
①選用耐點蝕的材料,鋼中添加鉬(mù)並提高鉻含量,如316L鋼種;
②采用合理(lǐ)的熱處理製度,使不鏽鋼基體處於(yú)完全固溶狀態;
③減少溶液中鹵素離子的濃度,提高溶液的PH值;
④攪拌溶液,避免溶液的局部(bù)濃縮,防止雜質附著在鋼(gāng)表麵上;
⑤提高不鏽鋼的表(biǎo)麵光(guāng)潔度(dù);
⑥降低介質(zhì)的(de)溫(wēn)度;
⑦采用陰極(jí)保護措施。
2.縫(féng)隙腐蝕
金屬與(yǔ)金屬或金屬與非金屬之間構(gòu)成狹窄的縫隙,縫隙內有關物質的移動受(shòu)到了阻滯,形成濃差電池從而(ér)產生局部腐(fǔ)蝕,這種腐蝕稱為縫隙(xì)腐蝕(如圖2所示),常發(fā)生在不鏽鋼設(shè)備的連接處。

圖(tú)2 在鹽水中使用的一個扁(biǎn)平式熱交換器內(nèi)的墊圈底部的縫隙腐蝕
防止縫隙腐蝕的途徑
①選(xuǎn)用耐縫隙腐蝕的材料,可選用含鉬(mù)的不鏽鋼和含鈦的不鏽鋼。
②改善設計方案,盡量避免有縫隙的設計,或使(shǐ)縫隙(xì)盡量(liàng)敞開。盡可能避免(miǎn)采用金屬與非金(jīn)屬的聯接件。
③增加介質液體的流量,防(fáng)止雜質(zhì)及汙染物(wù)在縫隙部位(wèi)沉積(jī) 。
④增大PH值,減少CI-離子濃度,降低縫隙腐蝕敏感性。
3.應(yīng)力腐蝕
應力腐蝕(SCC)是指金屬和合金在腐(fǔ)蝕介質和拉應力的同時作用下引(yǐn)起的金屬破裂。應力(lì)腐蝕的特征是形成腐(fǔ)蝕(shí)-機械裂縫,這種(zhǒng)裂縫不僅可以沿(yán)著晶界發(fā)展,而(ér)且也可穿過晶粒。由於裂縫向(xiàng)金屬內部發展,使金屬結構(gòu)的機械強度大大降低,嚴重時能使金屬設備突然損壞。
防止應力腐(fǔ)蝕的途(tú)徑
①正確選用材料,避免使用對應力腐(fǔ)蝕(shí)敏感的材料。
②合理設計,避免加工程度過大,殘餘應力大或應力集中。
③注意(yì)使用條件,避免表(biǎo)麵積存腐蝕介質(zhì),尤其(qí)是要避免氯離子的局部濃縮。
4.晶間腐蝕
晶(jīng)間腐蝕(shí)是材料沿著晶粒間界受到腐蝕,使晶粒間喪失結合(hé)力(lì)的一種局部腐蝕現象。受到這(zhè)種腐蝕破壞的零件,有(yǒu)時候外表仍是光(guāng)亮完(wán)好的,但(dàn)由於晶粒之間的結(jié)合力喪失(shī),材料的強度已基本喪失,嚴重的會喪失(shī)金屬聲音。
產生晶間腐蝕的原(yuán)因一般普遍認為是晶界合金元素(sù)的貧化。就是經過敏化溫(wēn)度的鋼,在(zài)晶界析出鉻的化合物,沿晶界就會形成貧鉻區,在腐蝕介質的作(zuò)用下,沿晶界的貧鉻區先(xiān)發生腐蝕。
不論是(shì)奧氏體、鐵素體或雙相不鏽鋼(gāng)都可能出現晶間腐蝕。奧氏體和雙相不鏽鋼晶間腐蝕的敏化溫度(dù)範圍是450℃~850℃,鐵素體不鏽鋼在850℃以上(shàng)。

圖3 使用在硫酸酸洗(xǐ)液中的一個AISI316鉤具,其焊(hàn)縫周圍發生的晶間腐蝕
防止晶間腐蝕的途徑
①鉻元素(sù)含量增大,可以降低晶(jīng)間腐蝕敏感(gǎn)性。
②添加穩定化元素鈦和铌,因鈦和铌與碳的親和力強,可以生成穩定的NbC和(hé)TiC,避免鉻與碳結合,從而減(jiǎn)少晶間貧鉻區的產生。
③碳、氮(dàn)、磷、矽等元(yuán)素的存在對材料耐(nài)晶間輻射都是不利的,因此要盡量降低這些元素的含量。
④熱處理(lǐ)時要避免在敏化溫度區間停留(liú)時間(jiān)過長,避免在晶間碳化物的析出及晶粒粗大化。
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