不鏽鋼耐腐蝕性的含義及(jí)分類
不鏽鋼隻是耐腐蝕鋼,而非完全意義上(shàng)的不鏽。到目前為止(zhǐ)沒有發明在任何條件下均不腐蝕的鋼。因此,具體的(de)鋼(gāng)種是有具體(tǐ)的適用環境(jìng)的。
不鏽鋼(gāng)的耐腐蝕(shí)原理:
①加入合金元素(sù)Cr、Ni等(děng)提高基體金屬的電極電位,減(jiǎn)少(shǎo)微電池的數(shù)量,可有效地提(tí)高鋼的耐蝕性。
②加入合金元(yuán)素使鋼在室溫下獲得單相固溶(róng)組織,也能減少微電池數量(liàng),從而提高(gāo)鋼的耐蝕性(xìng)。
③在鋼中加入合金元(yuán)素鉻使(shǐ)鋼的表麵(miàn)形成(chéng)結構致密、不溶入腐蝕介質、電阻又高的(de)Cr2O3鈍化膜(mó),這種鈍化膜結構致密、穩定,厚度1-6nm。是金屬基體(tǐ)的保護膜,並且隨著鋼中鉻含量(liàng)的增加,鈍化膜的厚度和強度也會相(xiàng)應增(zēng)加。
不鏽鋼腐蝕的分類、預防(fáng)
1.點蝕
點蝕(如圖1所示)又稱坑蝕和小孔(kǒng)腐蝕,是不鏽鋼常見局部(bù)腐蝕之一(yī)。一般情況下點蝕的深度要比其直徑大的多。當介質中存在某些活性陰離子(CI-)時,這些陰離子首先被吸(xī)附在(zài)金屬表麵某些點上,從而使不鏽鋼表麵鈍化膜發(fā)生破壞。鋼中會存在缺陷、雜質和溶質等的不均一性,一旦表麵鈍化膜破壞,在表麵缺陷處易顯(xiǎn)露基體金屬,使其呈活化態,而鈍化膜處為鈍態,這樣就形成了活性-鈍性腐蝕電池,由於陽極麵積比陰極麵積小的多,陽極電流(liú)密度很大,腐蝕往深處(chù)發展,金屬表麵很快就被腐蝕成小孔。

圖1 鹽水中使用的SUS304鋼管上的點蝕
防止點蝕的途徑
①選用耐點蝕的材料,鋼中添加鉬並提高鉻含量,如316L鋼種;
②采用合理的(de)熱處理製度,使(shǐ)不鏽鋼基體(tǐ)處於完全固溶狀態;
③減少(shǎo)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(fáng)止雜質附著在鋼(gāng)表麵(miàn)上;
⑤提高不鏽鋼的表(biǎo)麵光潔度;
⑥降低介質(zhì)的溫度;
⑦采用陰極保護措施。
2.縫隙腐蝕
金屬與金屬或金屬(shǔ)與非金屬之間構(gòu)成狹窄的縫隙,縫(féng)隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動受到了阻滯,形成濃(nóng)差電池從而產生局部腐蝕,這種腐蝕稱為(wéi)縫隙腐蝕(如圖2所示),常發生在不鏽鋼設備的連接處(chù)。

圖2 在鹽水(shuǐ)中使用的一個扁平式熱(rè)交(jiāo)換(huàn)器(qì)內的墊圈底部的縫隙腐(fǔ)蝕
防止縫隙腐蝕(shí)的途徑
①選(xuǎn)用耐縫隙腐蝕的材料(liào),可選用含鉬的不鏽鋼和含鈦的不鏽鋼(gāng)。
②改善設計方案,盡量避免有縫隙的設計(jì),或使縫隙盡量敞開。盡可能避免采用(yòng)金屬與非金屬的聯接件。
③增加(jiā)介質液體的流量,防止(zhǐ)雜質及汙染物在縫隙部位沉積 。
④增大PH值(zhí),減少CI-離子濃度,降低(dī)縫隙腐蝕(shí)敏感(gǎn)性。
3.應力(lì)腐蝕
應力腐蝕(SCC)是指金屬(shǔ)和(hé)合金(jīn)在腐蝕介質和拉應力的同時作用下引起的(de)金屬破裂。應力腐蝕的特(tè)征是形成腐蝕-機械裂縫,這種裂(liè)縫(féng)不僅可以沿著晶界發展(zhǎn),而且也可穿過晶粒。由於裂縫向(xiàng)金屬內部發展,使金屬結構的機械強度大大降低,嚴重時(shí)能使金屬設備突然損壞。
防止應力腐蝕的途徑
①正確選用材料,避免使用對應力(lì)腐蝕敏感(gǎn)的(de)材料。
②合理設計,避免加工程度過大,殘餘應力大或應力(lì)集中。
③注(zhù)意使(shǐ)用條(tiáo)件,避免表麵積存腐蝕介質,尤其是要避免氯離子的局(jú)部濃縮。
4.晶(jīng)間腐蝕
晶間腐蝕是材料(liào)沿(yán)著晶粒(lì)間界受到腐蝕,使(shǐ)晶粒間喪失結合力的一種局部(bù)腐蝕現象。受到這種腐蝕(shí)破壞的零件,有(yǒu)時候外表仍是光亮完好的,但由於晶粒之間的結合力喪(sàng)失,材料的強度已基本喪失,嚴(yán)重(chóng)的會喪失金屬聲音。
產生晶間腐蝕的原因一般(bān)普遍認為是晶界合金元素的貧化(huà)。就是經過敏化溫度的鋼,在晶界析出鉻的化合物,沿晶界就會形成貧鉻區,在腐蝕介質(zhì)的作用下,沿晶界的貧鉻(gè)區先發生(shēng)腐蝕。
不論是奧(ào)氏(shì)體、鐵素體或雙相不鏽鋼都可能出現晶間腐蝕。奧氏體和雙相不鏽(xiù)鋼晶間腐蝕的敏化溫度範圍是450℃~850℃,鐵素體不鏽鋼在850℃以上。

圖3 使用在硫酸酸洗液中的一個AISI316鉤具,其焊(hàn)縫周圍發生的晶間腐蝕
防止晶間腐蝕(shí)的途徑
①鉻元(yuán)素含(hán)量增大,可以降(jiàng)低晶間腐蝕敏(mǐn)感性。
②添加穩(wěn)定(dìng)化元素鈦(tài)和铌,因鈦和铌與碳的親(qīn)和力強,可以生成穩定(dìng)的NbC和(hé)TiC,避免鉻與碳結合,從(cóng)而減少晶間貧鉻區的產生。
③碳、氮、磷、矽等元素(sù)的存在對(duì)材料耐晶間輻射(shè)都是不利的,因此要盡量降低(dī)這些元素的含量。
④熱處理時要避免在敏化溫度區間停留時間過長,避免(miǎn)在晶間碳化物的析出及晶粒(lì)粗大化。
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