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不锈钢的耐均匀腐蚀,点腐蚀,缝隙腐蚀,晶间腐蚀和应力腐蚀性能分析
发布者:不锈钢管厂(www.mycyberit.com) 发布时间:2020/4/18 阅读:732

 一种不锈钢有可能在许多介质中具有良好的耐蚀性,但在另外某种介质中,却可能因化学稳定性低而发生腐蚀。也就是说,一种不锈钢不可能对所有介质都耐腐蚀。金属的腐蚀,按机理可分为物理腐蚀、化学腐蚀与电化学腐蚀三种。金属的物理溶解属于物理腐蚀。化学腐蚀是指在介质中直接发生的化学作用,即金属同介质中离子直接交换电荷。早先认为金属遭受高温而引起氧化属于纯化学腐蚀,其实多数的高温氧化属于电化学腐蚀。钝化防护薄膜之所以能阻止金属再受腐蚀,其重要的一个方面即为阻碍其离子交换和电荷交换的速度。电化学腐蚀是金属在电介质中,由于电极反应而发生的腐蚀。在许多电化学腐蚀过程中,有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共同参与,即形成所谓电偶腐蚀。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,这是电化学腐蚀的特点。在生活实际、工程实际中的金属腐蚀,绝大多数都属于电化学腐蚀。不锈钢的主要腐蚀形态有均匀腐蚀(表面腐蚀)、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀等。


一、均匀腐蚀

 均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全面产生腐蚀的现象。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重量(g/m 2·年),即为腐蚀速率,若以被腐蚀的深度(mm/年)计,则更便于计算设备的耐蚀寿命。根据腐蚀速率不同,可将金属材料的耐蚀性分为10级,见表1⁃13。根据不同的使用情况对耐蚀性一般分为两大等级:腐蚀速率小于0.01mm/年的,认为是“完全耐蚀”;腐蚀速率小于0.1mm/年的,认为是“耐蚀”。这里显然意味着,腐蚀速率超过0.1mm/年,属于不耐蚀或不太耐蚀。此外,还有别的分级方法,在此仅举此一种。根据其耐蚀性优良程度,钢材又有不锈钢和耐蚀钢之分。

1. 不锈钢是指在大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。

2. 耐蚀钢是指在各种强烈腐蚀介质中能耐蚀的钢。不锈钢在某种介质中除有均匀腐蚀外,还可能有其他形式的腐蚀。任何形式的腐蚀超标均认为该钢在此介质中不耐腐蚀。工程实际中选材和耐蚀性的评价,当然还要参照设备的设计寿命以及腐蚀产物可能对化工物料的污染或对成品等级的降低。


二、点腐蚀

 点腐蚀是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微,而分散发生高度的局部腐蚀,常见蚀点的尺寸小于1.0mm,深度往往大于表面孔径,轻者有较深的蚀坑,严重的甚至形成穿孔。点腐蚀是金属表面局部钝化膜被腐蚀破坏所致。首先形成腐蚀坑,然后从外向内深入发展,属于局部腐蚀。点腐蚀是不锈钢常见的腐蚀破坏类型之一。在含有氯离子(Cl-)的介质中,最易引起不锈钢的点腐蚀。目前,防止不锈钢点腐蚀破坏的途径有几种:

  1. 减少介质中氯离子含量和氧含量;加入缓蚀剂(如CN-、NO-3、SO 2-4等);降低介质温度等。

  2. 在不锈钢中加入钼、锰、硅、钒或稀土元素增强合金化,能有效地增大抗点蚀能力。

  3. 尽量不进行冷加工,以减少位错露头处发生点蚀的可能。

  4. 降低钢中碳的含量,提高铬、镍含量,都能提高其抗点腐蚀能力。现有的超低碳高铬镍含钼的奥氏体不锈钢板和超高纯低碳低氮含钼的高铬铁素体不锈钢板均有较高的耐点蚀性能。


三、缝隙腐蚀

   缝隙腐蚀是指在金属构件缝隙处发生斑点状或溃疡形的宏观蚀坑,是局部腐蚀的一种。常发生在垫圈、铆接、螺钉联接的接缝处,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覆盖以及介质扩散受限制等原因,导致该处的介质成分和浓度与整体相比有很大差别,形成“闭塞电池腐蚀”作用。这与点腐蚀形成机制的差异之处在于,缝隙腐蚀主要是介质的电化学不均匀性而引起的。部分奥氏体型、铁素体型和马氏体型不锈钢的钢板在海水中均有程度不等的缝隙腐蚀倾向。在钢中适当地增大铬、钼含量,可以改善抗缝隙腐蚀能力。实际上在海水中使用的装置,只有采用钛、高钼镍基合金和铜合金等材料,才能有效地防止缝隙腐蚀的发生。改善运行条件、改变介质成分和结构形式都属于防止缝隙腐蚀的重要措施。


四、晶间腐蚀

  晶间腐蚀是一种有选择性的腐蚀破坏,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。此腐蚀集中发生在金属显微组织晶界并向金属内部深入,称之为晶间腐蚀。这种类型腐蚀发生以后,有时从外观上不易被察觉,但由于晶界区因腐蚀已遭到破坏,晶粒间的结合强度几乎完全丧失。腐蚀深度较大者可失去金属声,构件有效承载截面大大减少而导致过载断裂。受腐蚀严重的金属甚至成为粉末,从构件上脱落下来。这是一种危害性很大的腐蚀破坏。


五、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的共同作用下,以裂纹扩展方式发生的与腐蚀有关的断裂。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,有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,是指只有当介质的成分和浓度范围适当时,才能导致某种相应金属的应力腐蚀。

  20世纪60年代以来,许多不锈钢焊接构件因应力腐蚀导致断裂的事故不断发生,断裂的模式是完全脆性的。在裂纹缓慢伸展过程中不出现任何其他的宏观症候,一旦达到瞬断截面时,立即快速断裂,往往造成灾难性事故,其危害性极大。因此,成为当前十分重视的问题。

 
 

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