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不銹鋼腐蝕分類

2018-11-06 12:32:45 作者：本網(wǎng)整理來源：雙金特殊鋼分享至：

不銹鋼腐蝕分類

不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(dāng)鋼中有足夠的鉻時(shí)，在鋼的表面形成非常薄的至密的氧化膜，它可以防止進(jìn)一步的氧化或義腐蝕。氧化性的環(huán)境可以強(qiáng)化這種膜，而還原性環(huán)境則必然破壞這種膜，造成鋼的腐蝕。

（一）在各種環(huán)境中的耐腐蝕性能

1.大氣腐蝕

不銹鋼耐大氣腐蝕基本上是隨大氣中的氯化物的含量而變化的。因此，靠近海洋或其他氯化物污染源對不銹鋼的腐蝕是極為重要的。一定量的雨水，只有對鋼表面的氯化物濃度起作用時(shí)才是重要的。

農(nóng)村環(huán)境 1Cr13、1Cr17和奧氏體型不銹鋼可以適應(yīng)各種用途，其外觀上不會有顯著的改變。因此，在農(nóng)村暴露使用的不銹鋼可以根據(jù)價(jià)格，市場供應(yīng)情況，力學(xué)性能、制作加工性能和外觀來選擇。

工業(yè)環(huán)境在沒有氯化物污染的工業(yè)環(huán)境中，1Cr17和奧氏體型不銹鋼能長期工作，基本上保持無銹蝕，可能在表面形成污膜，但當(dāng)將污膜清除后，還保持著原有的光亮外觀。在有氯化物的工業(yè)環(huán)境中，將造成不銹鋼銹蝕。

海洋環(huán)境 1Cr13和1Cr17不銹鋼在短時(shí)期就會形成薄的銹膜，但不會造成明顯的尺寸上的改變，奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9，當(dāng)暴露于海洋環(huán)境時(shí)，可能出現(xiàn)一些銹蝕。銹蝕通常是淺薄的，可以很容易地清除。0Cr17Ni12M02含鉬不銹鋼在海洋環(huán)境中基本上是耐腐蝕的。

除了大氣條件外，還有另外兩個(gè)影響不銹鋼耐大氣腐蝕性能的因素。即表面狀態(tài)和制作工藝。精加工級別影響不銹鋼在有氯化物的環(huán)境中的耐腐蝕性能。無光表面（毛面）對腐蝕非常敏感。即正常的工業(yè)精加工表面對銹蝕的敏感性較小。表面精加工級別還影響污物和銹蝕的清除。從高精加工的表面上清除污物和銹蝕物很容易，但從無光的表面上清除則很困難。對于無光表面，如果要保持原有的表面狀態(tài)則需要經(jīng)常的清理。

2.各種酸性水

在不銹鋼用于鹵化物溶液，特別是氯化物溶液時(shí)，應(yīng)考慮到即使腐蝕速率一般較低，但點(diǎn)蝕和（或）應(yīng)力腐蝕裂紋在一定條件下也可能產(chǎn)生。盡管有很多在有氯化物的情況下使用不銹鋼取得極好的效果（如食品加工設(shè)備和在相對低的溫度條件下流動的海水）但必需分別考慮各種用途。點(diǎn)蝕或應(yīng)力腐蝕裂紋是否產(chǎn)生，取決于環(huán)境和設(shè)備設(shè)計(jì)及操作等方面很多和因素。

（二）腐蝕現(xiàn)象

1.點(diǎn)蝕

如前所述，不銹鋼極好的耐腐蝕性能是由于在鋼的表面形成看不見的氧化膜，使其成為是鈍態(tài)的。該鈍化膜的形成是由于鋼暴露在大氣中時(shí)與氧反應(yīng)，或者是由于與其他含氧的環(huán)境接觸的結(jié)果。如果鈍化膜被破壞，不銹鋼就將繼續(xù)腐蝕下去。在很多情況下，鈍化膜僅僅在金屬表面和局部地方被破壞，腐蝕的作用在于形成細(xì)小的孔或凹坑，在材料表面產(chǎn)生無規(guī)律分布的小坑狀腐蝕。

2.引起點(diǎn)蝕的因素

出現(xiàn)點(diǎn)蝕很可能是存在與去極劑化合的氯化物離子，不銹鋼等鈍態(tài)金屬的點(diǎn)蝕常起因于某些侵蝕性陰離子對鈍化膜的局部破壞，保護(hù)有高耐腐蝕性能的鈍態(tài)通常需要氧化環(huán)境，但正好這也是出現(xiàn)點(diǎn)蝕的條件。產(chǎn)生點(diǎn)蝕的介質(zhì)是在C1-、Br-、I-、Cl04-溶液中存在FE3+、Cu2+、Hg2+等重金屬離子或者含有H2O2、O2等的Na+、Ca2+堿和堿土金屬離子的氯化物溶液。

點(diǎn)蝕速率隨溫度升高而增加。例如在濃度為4%-10%氯化鈉的溶液中，在90℃時(shí)達(dá)到點(diǎn)蝕造成的重量損失最大；對于更稀的溶液，最大值出現(xiàn)在較高的溫度。

3.防止點(diǎn)蝕的方法

①避免鹵素離子集中。

②保證氧或氧化性溶液的均勻性，攪拌溶液和避免有液體不流動的小塊區(qū)域。

③或者提高氧的濃度，或者去除氧。

④增加pH值。與中性或酸性氯化物相比，明顯堿性的氯化物溶液造成的點(diǎn)蝕較少，或者完全沒有（氫氧離子起防腐蝕劑的作用）。

⑤在盡可能低的溫度下工作。

⑥在腐蝕性介質(zhì)中加入鈍化劑。低濃度的硝酸鹽或鉻酸鹽在很多介質(zhì)中是有效的（抑制離子優(yōu)先吸咐在金屬表面上，因此防止了氯化物離子吸咐而造成腐蝕）。

⑦采用陰極防腐。有證據(jù)表明，用與低碳鋼、鋁或鋅電隅合陰極保護(hù)的不銹鋼在海水中不會造成點(diǎn)蝕。

含鉬2%-4%的奧氏體型不銹鋼具有良好的耐點(diǎn)蝕性能。使用含鉬奧氏體型不銹鋼可顯著減少點(diǎn)蝕或一般腐蝕，腐蝕介質(zhì)例如氫化鈉溶液、海水、亞硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。

三。晶間腐蝕

含碳量超過0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼（不含鈦或鈮的牌號），如果熱處理不當(dāng)則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。這些鋼在425-815℃之間加熱時(shí)，或者緩慢冷卻通過這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，都會產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時(shí)，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。

最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h為一個(gè)周期，共5個(gè)周期，每個(gè)周期測定重量損失。一般規(guī)定，5個(gè)試驗(yàn)周期的平均腐蝕率應(yīng)不大于0.05mm/月。

奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的晶間腐蝕可用如下方法預(yù)防：

①使用低碳牌號00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2，或穩(wěn)定的牌號0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb.使用這些牌號不銹鋼可防止焊接時(shí)碳化物沉淀出造成有害影響的數(shù)量。

②如果面品結(jié)構(gòu)件小，能夠在爐中進(jìn)行熱處理，則可在1040-1150℃進(jìn)行熱處理以溶解碳化鉻，并且在425-815℃區(qū)間快速冷卻以防止瑞沉淀。

焊接鐵素體不銹鋼在某些介質(zhì)中也可能出現(xiàn)晶間腐蝕。這是當(dāng)鋼從925℃以上快速冷卻時(shí)，碳化物或氧化物沉淀，金屬晶格應(yīng)變造成的，焊接后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理可消除應(yīng)力并恢復(fù)耐腐蝕性能。在1Cr17不銹鋼中加入超過8倍碳含量的鈦，通常可減少焊接鋼結(jié)構(gòu)在一些介質(zhì)中的晶間腐蝕。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的。

四。應(yīng)力腐蝕裂紋

應(yīng)力腐蝕裂紋是靜應(yīng)力和導(dǎo)致裂紋與金屬脆化的腐蝕共同的作用。只有拉伸應(yīng)力造成這種形式的破壞。事實(shí)上，所有的金屬與合金（只有極少數(shù)的金屬除外）在某些環(huán)境中都易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，關(guān)于某些金屬的破壞是屬于“應(yīng)力腐蝕”或是屬于“氫脆”（例如高強(qiáng)度鋼在硫化氫中的裂紋），還存在一些不同的觀點(diǎn)。為了進(jìn)行討論，所有這樣的外界環(huán)境導(dǎo)致的破壞都包括在應(yīng)力腐蝕裂紋一類中。

硬化的（淬火和回火）馬氏體型不銹鋼在含有氯化物、熱氫氧化物或硝酸鹽、或硫化氫溶液中對應(yīng)力腐蝕裂紋是敏感的。對于奧氏體型不銹鋼，濃氯化物的氫氧化物溶液是造成應(yīng)力腐蝕裂紋的主要介質(zhì)。己證明，另外幾種環(huán)境也會使奧氏體和馬氏體型不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。然而，應(yīng)注意在很多這樣的環(huán)境中，存在雜質(zhì)可能己經(jīng)造成了裂紋。

敏化的奧氏體型不銹鋼對晶間形式的應(yīng)力腐蝕裂紋是敏感的。如果敏感性嚴(yán)重和（或）應(yīng)力高，這種形式的裂紋可能在認(rèn)為是弱的環(huán)境中產(chǎn)生。除非進(jìn)行了足夠的試驗(yàn)可以證明所遇到的環(huán)境不會造成晶間應(yīng)力腐蝕裂紋，否則絕不能將敏化和奧氏體型不銹鋼用于應(yīng)力狀態(tài)的用途。

產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋破壞的環(huán)境通常是相當(dāng)復(fù)雜的。例如。所涉及的應(yīng)力通常不僅僅是工作應(yīng)力，而是這種應(yīng)力的由于制作、焊接、或熱處理在金屬中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力組合。這種情況常常可以用將制作后的設(shè)備消除應(yīng)力的方法來減輕。同檔，如上所述，造成裂紋的腐蝕介質(zhì)經(jīng)常僅僅是正在處理的產(chǎn)物中的雜質(zhì)。在整體溶液中，所存在的腐蝕介質(zhì)的數(shù)量可能沒有多到足以造成裂紋的程度，但是在裂縫處或液體上面的飛濺區(qū)，介質(zhì)的局部濃度可能造成破壞。

盡管己有了幾種通用的防止應(yīng)力腐蝕裂紋的方法，但最好的方法還是選用能在該環(huán)境中耐應(yīng)力腐蝕裂紋的材料。因此，在熱的氯化物環(huán)境中應(yīng)選用0Cr18Ni13Si4（美國AISLX M15）或鐵素體型不銹鋼。在硫化氫環(huán)境中選用鐵素體和奧氏體型不銹鋼一般是適合的，而不能選用硬化的馬氏體型不銹鋼。

不銹鋼主要使用特性對比