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不銹鋼在各種環境中的腐蝕現象

2017-12-5 15:28 中國泵閥第一網 點擊:4992

  腐蝕現象

  1.點蝕

  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,使其成為是鈍態的。該鈍化膜的形成是由于鋼暴露在大氣中時與氧反應,或者是由于與其他含氧的環境接觸的結果。如果鈍化膜被破壞,不銹鋼就將繼續腐蝕下去。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小的孔或凹坑,在材料表面產生無規律分布的小坑狀腐蝕。

  2.引起點蝕的因素

  出現點蝕很可能是存在與去極劑化合的氯化物離子,不銹鋼等鈍態金屬的點蝕常起因于某些侵蝕性陰離子對鈍化膜的局部破壞,保護有高耐腐蝕性能的鈍態通常需要氧化環境,但正好這也是出現點蝕的條件。產生點蝕的介質是在 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℃時達到點蝕造成的重量損失最大;對于更稀的溶液,最大值出現在較高的溫度。

  3.防止點蝕的方法

  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在腐蝕性介質中加入鈍化劑。低濃度的硝酸鹽或鉻酸鹽在很多介質中是有效的(抑制離子優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。有證據表明,用與低碳鋼、鋁或鋅電隅合陰極保護的不銹鋼在海水中不會造成點蝕。

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

  4.晶間腐蝕

  含碳量超過 0.03%的不穩定的奧氏體型不銹鋼(不含鈦或鈮的牌號),如果熱處理不當則在某些環境中易產生晶間腐蝕。這些鋼在425-815℃之間加熱時,或者緩慢冷卻通過這個溫度區間時,都會產生晶間腐蝕。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域鉻貧化使得這些區域對腐蝕敏感。敏化作用也可出現在焊接時,在焊接熱影響區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%硝酸腐蝕試驗方法。試驗時將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續48h為一個周期,共5個周期,每個周期測定重量損失。一般規定,5個試驗周期的平均腐蝕率應不大于0.05mm/月。

  奧氏體型不銹鋼焊接結構的晶間腐蝕可用如下方法預防:

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

  ②如果面品結構件小,能夠在爐中進行熱處理,則可在1040-1150℃進行熱處理以溶解碳化鉻,并且在425-815℃區間快速冷卻以防止瑞沉淀。

  焊接鐵素體不銹鋼在某些介質中也可能出現晶間腐蝕。這是當鋼從 925℃以上快速冷卻時,碳化物或氧化物沉淀,金屬晶格應變造成的,焊接后進行消除應力熱處理可消除應力并恢復耐腐蝕性能。在1Cr17不銹鋼中加入超過8倍碳含量的鈦,通?蓽p少焊接鋼結構在一些介質中的晶間腐蝕。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的。

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

  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力腐蝕裂紋的主要介質。己證明,另外幾種環境也會使奧氏體和馬氏體型不銹鋼產生應力腐蝕裂紋。然而,應注意在很多這樣的環境中,存在雜質可能己經造成了裂紋。

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

  產生應力腐蝕裂紋破壞的環境通常是相當復雜的。例如。所涉及的應力通常不僅僅是工作應力,而是這種應力的由于制作、焊接、或熱處理在金屬中產生的殘余應力組合。這種情況常?梢杂脤⒅谱骱蟮脑O備消除應力的方法來減輕。同檔,如上所述,造成裂紋的腐蝕介質經常僅僅是正在處理的產物中的雜質。在整體溶液中,所存在的腐蝕介質的數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,介質的局部濃度可能造成破壞。

  盡管己有了幾種通用的防止應力腐蝕裂紋的方法,但最好的方法還是選用能在該環境中耐應力腐蝕裂紋的材料。因此,在熱的氯化物環境中應選用 0Cr18Ni13Si4(美國AISLX M15)或鐵素體型不銹鋼。在硫化氫環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。各種不銹鋼性能見表2-5-1表2-5-4。

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