一、孔蝕
孔蝕指在金屬(shu)表麵(mian)上局(ju)部形(xing)成的具有一定深度的小孔或鏽斑腐蝕,在許(xu)多資料上,也叫點蝕。孔蝕常(chang)常(chang)被鏽層、腐蝕產物等覆(fu)蓋(gai),因(yin)而(er)難以發現。孔蝕一般係在特定的腐蝕介質中產生,特別是在含有Cl-(包括Br-,I-)離子(zi)的介質中產生。孔蝕不僅(jin)可導(dao)致設備、管線(xian)等穿孔而(er)破(po)壞,而(er)且常(chang)常(chang)誘發晶間腐蝕、應(ying)力腐蝕破(po)裂和腐蝕疲勞。
一般認為,不鏽鋼的孔蝕是在金屬(shu)表麵(mian)非金屬(shu)夾雜(za)物、析出相、晶界、位(wei)錯(cuo)露頭等缺陷處,由於此處鈍(dun)化膜(mo)較脆弱(ruo),在特定腐蝕介質作(zuo)用下,鈍(dun)化膜(mo)修複能力差(cha)而(er)造(zao)成的破(po)壞。孔蝕的出現包括成核和擴展兩(liang)個階(jie)段,現以鋼的表麵(mian)上存在硫化錳(meng)夾雜(za)為例簡述如下。孔蝕的成核。在溶液中有Cl-存在時,金屬(shu)表麵(mian)有硫化錳(meng)夾雜(za)的部位(wei),由於難以鈍(dun)化和再鈍(dun)化而(er)產生優先(xian)溶解並形(xing)成小孔坑(kang),硫化物溶解產生H+(或硫化氫),對金屬(shu)的新鮮表麵(mian)產生活化作(zuo)用,阻(zu)止(zhi)小蝕坑(kang)的再鈍(dun)化,使其(qi)繼(ji)續溶解,蝕坑(kang)溶解到超過臨界尺寸(數十微米),便成為孔蝕源。
孔蝕的擴展。孔蝕源形(xing)成後,溶解下來的金屬(shu)離子(zi)會產生水解而(er)生成H+並使局(ju)部溶液的pH值下降,進(jin)而(er)又加速(su)金屬(shu)的溶解,使孔坑(kang)進(jin)一步擴大、加深。隨著腐蝕孔的加深並由於腐蝕產物覆(fu)蓋(gai)了蝕坑(kang)口,從(cong)而(er)使腐蝕孔物質遷移困難,導(dao)致腐蝕孔內pH值的進(jin)一步降低,同時,Cl-在腐蝕孔內富集(ji),使腐蝕孔進(jin)一步加速(su)擴大並加深,最後形(xing)成孔蝕。溶液中Cl-濃度升高、溫度升高及pH值下降都使孔蝕容易產生且加速(su)腐蝕。鉻、鉬、氮等元素對提高不鏽鋼耐孔蝕性能非常(chang)有效(xiao),目前(qian)人們多用孔蝕抗力當量PRE值來表示不鏽鋼的耐孔蝕能力,PRE值可根據鋼的化學成分計(ji)算,PRE值越高,鋼的耐孔蝕性能越好(hao)。
PRE=%Cr+3.3×%Mo+(13~30)×%N
提高不鏽鋼的純(chun)度,降低鋼中氣體和非金屬(shu)夾雜(za)物的含量,可提高耐孔蝕性能,降低鋼中的組織不均(jun)勻性,減少M23C6等碳化物和o、X相等金屬(shu)間相析出,減少各種缺陷都可以提高耐孔蝕性能。
二、縫隙腐蝕
金屬(shu)表麵(mian)上由於存在異物或結構(gou)上的原(yuan)因(yin)而(er)形(xing)成縫隙,使縫隙內溶液中與(yu)腐蝕有關的物質遷移困難,所引起的縫隙內金屬(shu)的腐蝕,總稱(chen)為縫隙腐蝕。幾乎所有金屬(shu)和所有的腐蝕介質都有可能產生縫隙腐蝕,縫隙尺寸有一定的要求(qiu),即要使縫隙內外溶液之間的物質遷移發生困難,同時溶液又能進(jin)入縫隙內。縫隙一般在0.025~0.1mm之間,就(jiu)可能發生縫隙腐蝕。腐蝕形(xing)態從(cong)縫隙內金屬(shu)的孔蝕到均(jun)勻腐蝕都有。
縫隙腐蝕可分為孔蝕型縫隙腐蝕和活化型縫隙腐蝕兩(liang)種。孔蝕型縫隙腐蝕是由孔蝕起源的,這種腐蝕過程(cheng)中,縫隙內溶液中金屬(shu)鹽的濃縮,使縫隙內金屬(shu)表麵(mian)鈍(dun)化膜(mo)發生氧化性破(po)壞(被擊穿),產生由孔蝕起源的縫隙腐蝕。活化型縫隙腐蝕是由於縫隙的存在,縫隙內溶液組成物質遷移產生困難。例如,溶液中的溶解氧隻(zhi)能通過擴散(san)才能進(jin)入,而(er)且擴散(san)緩慢,為維持不鏽鋼鈍(dun)態,縫隙內溶解氧迅(xun)速(su)消(xiao)耗(hao)掉,而(er)又得不到及時補充,當縫隙內溶解氧降到一定程(cheng)度時,致使不鏽鋼表麵(mian)鈍(dun)化膜(mo)開始還原(yuan)性溶解,這種溶解的結果(guo)使腐蝕產物金屬(shu)鹽逐(zhu)漸濃縮,通過水解,縫隙內溶液的pH值急劇下降,當pH值降低到溶液不能使不鏽鋼維持鈍(dun)態的臨界pH值時,縫隙內不鏽鋼表麵(mian)的鈍(dun)化膜(mo)產生還原(yuan)性破(po)壞而(er)形(xing)成縫隙腐蝕。
為防止(zhi)縫隙腐蝕,主要是在結構(gou)設計(ji)中盡量避(bi)免形(xing)成縫隙,避(bi)免造(zao)成容易產生表麵(mian)沉(chen)積(ji)的幾何(he)條件,選(xuan)擇合適材(cai)料。對於不鏽鋼來說,提高鉻、鉬含量,有利(li)於耐腐蝕性能,有的資料提出,不鏽鋼耐縫隙腐蝕的當量為%Cr+3.3×%Mo+30×%N。盡管有高鉻、鉬含量各類(lei)不鏽鋼,但(dan)它們的耐縫隙腐蝕仍不十分理想(xiang),一般認為,高鉻、鉬鎳基合金或鐵鎳基合金有很好(hao)的耐腐蝕性能,如 Iconel 625、 Hastelloy C-276、 Hastelloy C-4 等合金。