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            不銹鋼耐腐蝕性能、防止腐蝕的途徑

            摘要:不銹鋼耐腐蝕嗎?不銹鋼耐腐蝕,非真不銹??梢赃@樣說,不同的鋼種適應不同的使用環境。本文將討論:不銹鋼耐腐蝕原因是什么,容易出現的不銹鋼腐蝕情況,以及如何預防不銹鋼腐蝕..

            不銹鋼耐腐蝕性的含義及分類

            不銹鋼只是耐腐蝕鋼,而非完全意義上的不銹。到目前為止沒有發明在任何條件下均不腐蝕的鋼。因此,具體的鋼種是有具體的適用環境的。

            不銹鋼的耐腐蝕原理:

            ①加入合金元素Cr、Ni等提高基體金屬的電極電位,減少微電池的數量,可有效地提高鋼的耐蝕性。

            ②加入合金元素使鋼在室溫下獲得單相固溶組織,也能減少微電池數量,從而提高鋼的耐蝕性。

            ③在鋼中加入合金元素鉻使鋼的表面形成結構致密、不溶入腐蝕介質、電阻又高的Cr2O3鈍化膜,這種鈍化膜結構致密、穩定,厚度1—6nm。是金屬基體的保護膜,并且隨著鋼中鉻含量的增加,鈍化膜的厚度和強度也會相應增加。

            不銹鋼腐蝕的分類、預防

            1.點蝕

            點蝕(如圖1所示)又稱坑蝕和小孔腐蝕,是不銹鋼常見局部腐蝕之一。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附在金屬表面某些點上,從而使不銹鋼表面鈍化膜發生破壞。鋼中會存在缺陷、雜質和溶質等的不均一性,一旦表面鈍化膜破壞,在表面缺陷處易顯露基體金屬,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,由于陽極面積比陰極面積小的多,陽極電流密度很大,腐蝕往深處發展,金屬表面很快就被腐蝕成小孔。

            鹽水中使用的SUS304鋼管上的點蝕

            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,鋼中添加鉬并提高鉻含量,如316L鋼種;

            ②采用合理的熱處理制度,使不銹鋼基體處于完全固溶狀態;

            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,避免溶液的局部濃縮,防止雜質附著在鋼表面上;

            ⑤提高不銹鋼的表面光潔度;

            ⑥降低介質的溫度;

            ⑦采用陰極保護措施。

            2.縫隙腐蝕

            金屬與金屬或金屬與非金屬之間構成狹窄的縫隙,縫隙內有關物質的移動受到了阻滯,形成濃差電池從而產生局部腐蝕,這種腐蝕稱為縫隙腐蝕(如圖2所示),常發生在不銹鋼設備的連接處。

            在鹽水中使用的墊圈底部的縫隙腐蝕

            圖2 在鹽水中使用的一個扁平式熱交換器內的墊圈底部的縫隙腐蝕

            防止縫隙腐蝕的途徑

            ①選用耐縫隙腐蝕的材料,可選用含鉬的不銹鋼和含鈦的不銹鋼。

            ②改善設計方案,盡量避免有縫隙的設計,或使縫隙盡量敞開。盡可能避免采用金屬與非金屬的聯接件。

            ③增加介質液體的流量,防止雜質及污染物在縫隙部位沉積 。

            ④增大PH值,減少CI-離子濃度,降低縫隙腐蝕敏感性。

            3.應力腐蝕

            應力腐蝕(SCC)是指金屬和合金在腐蝕介質和拉應力的同時作用下引起的金屬破裂。應力腐蝕的特征是形成腐蝕-機械裂縫,這種裂縫不僅可以沿著晶界發展,而且也可穿過晶粒。由于裂縫向金屬內部發展,使金屬結構的機械強度大大降低,嚴重時能使金屬設備突然損壞。

            防止應力腐蝕的途徑

            ①正確選用材料,避免使用對應力腐蝕敏感的材料。

            ②合理設計,避免加工程度過大,殘余應力大或應力集中。

            ③注意使用條件,避免表面積存腐蝕介質,尤其是要避免氯離子的局部濃縮。

            4.晶間腐蝕

            晶間腐蝕是材料沿著晶粒間界受到腐蝕,使晶粒間喪失結合力的一種局部腐蝕現象。受到這種腐蝕破壞的零件,有時候外表仍是光亮完好的,但由于晶粒之間的結合力喪失,材料的強度已基本喪失,嚴重的會喪失金屬聲音。

            產生晶間腐蝕的原因一般普遍認為是晶界合金元素的貧化。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,在腐蝕介質的作用下,沿晶界的貧鉻區先發生腐蝕。

            不論是奧氏體、鐵素體或雙相不銹鋼都可能出現晶間腐蝕。奧氏體和雙相不銹鋼晶間腐蝕的敏化溫度范圍是450℃~850℃,鐵素體不銹鋼在850℃以上。

            使用在硫酸酸洗液中的AISI316鉤具,其焊縫周圍發生的晶間腐蝕

            圖3 使用在硫酸酸洗液中的一個AISI316鉤具,其焊縫周圍發生的晶間腐蝕

            防止晶間腐蝕的途徑

            ①鉻元素含量增大,可以降低晶間腐蝕敏感性。

            ②添加穩定化元素鈦和鈮,因鈦和鈮與碳的親和力強,可以生成穩定的NbC和TiC,避免鉻與碳結合,從而減少晶間貧鉻區的產生。

            ③碳、氮、磷、硅等元素的存在對材料耐晶間輻射都是不利的,因此要盡量降低這些元素的含量。

            ④熱處理時要避免在敏化溫度區間停留時間過長,避免在晶間碳化物的析出及晶粒粗大化。


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            關鍵詞:不銹鋼,腐蝕

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