金屬材料(liao)根(gen)據腐蝕形態分類 按腐蝕形態分類,可分為全麵腐蝕(又稱均勻腐蝕)、局部腐蝕(點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕)和應力腐蝕三大類。
1. 均勻腐蝕(uniform corrosion)
均勻腐蝕(又稱全麵腐蝕)是指在整個合金材料(liao)表麵上以(yi)比較均勻的方式所發生的腐蝕現象(xiang)。其形貌特(te)征(zheng)是發生全麵腐蝕時,材料(liao)的厚度逐漸(jian)變薄,甚(shen)至腐蝕穿(chuan)透。
全麵腐蝕是機械設備在實際使用中發生失效的基(ji)本形式。全麵腐蝕代表材料(liao)總的重量損失。這(zhe)種腐蝕可以(yi)通過簡單的浸(jin)泡(pao)試驗,或(huo)查(cha)閱(yue)腐蝕方麵的文獻資料(liao),或(huo)憑生產經(jing)驗加以(yi)預測,便(bian)於估計設備的壽命。在選用耐(nai)蝕材料(liao)時,其全麵腐蝕性(xing)能是耐(nai)蝕性(xing)的最基(ji)本要求。 均勻腐蝕試驗最常用的是重量法,即(ji)將試樣置(zhi)於試驗介質中,經(jing)一(yi)定時間後測量其重量變化,求出其腐蝕速率,標準為GB/T10124-1998《金屬材料(liao)實驗室(shi)均勻腐蝕全浸(jin)試驗方法》
2. 點腐蝕 (pitting corrosion)
鈍化型(xing)金屬之所以(yi)能抗腐蝕乃(nai)是由於其表麵能形成(cheng)一(yi)層具有保護性(xing)的鈍化膜。然而,一(yi)旦這(zhe)層鈍化膜遭到破壞(huai),而又缺(que)乏自(zi)鈍化的條件或(huo)能力,金屬就(jiu)會發生腐蝕,如果腐蝕僅(jin)僅(jin)集中在設備的某些(xie)特(te)定點域,並(bing)在這(zhe)些(xie)點域形成(cheng)向(xiang)深(shen)處發展的腐蝕小坑(kang),而金屬的大部分表麵仍保持鈍性(xing)的腐蝕現象(xiang),稱為點腐蝕。
點腐蝕的試驗方法主要有電化學法和化學浸(jin)泡(pao)法。
電化學法主要是測量試樣的不鏽鋼擊穿(chuan)電位。其標準為GB/T17899-1999《不鏽鋼點蝕電位測量測量方法》
化學浸(jin)泡(pao)法主要是采(cai)用三氯化鐵溶液進行點腐蝕化學加速試驗。其標準為GB/T17899-1999《不鏽鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法》。
3. 晶間腐蝕 (intergranular attack)
晶粒間界(jie)是結晶方向(xiang)不同的晶粒間紊(wen)亂錯(cuo)合的界(jie)域,因而,它們是金屬中各溶質元素偏析(xi)或(huo)金屬化合物(如碳化物和σ相等)沉澱析(xi)出的有利(li)區域。在某些(xie)腐蝕介質中,晶粒間界(jie)可能先行被(bei)腐蝕。這(zhe)種沿著(zhou)材料(liao)晶粒間界(jie)先行發生的腐蝕,使晶粒之間喪失結合力的局部破壞(huai)現象(xiang),稱為晶間腐蝕。
常用的不鏽鋼和合金鋼的晶間腐蝕試驗方法有:草(cao)酸電介浸(jin)蝕法GB/T4334.1-2000《不鏽鋼10%草(cao)酸浸(jin)蝕試驗方法》,硫酸-硫酸鐵法GB/T4334.2-2000《不鏽鋼硫酸-硫酸鐵腐蝕試驗方法》,沸騰硝酸法GB/T4334.3-2000《不鏽鋼65%硝酸腐蝕試驗方法》,硝酸-氫氟酸法GB/T4334.4-2000《不鏽鋼硝酸-氫氟酸腐蝕試驗方法》,硫酸-硫酸銅法GB/T4334.5-2000《不鏽鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗方法》。
晶間腐蝕試驗方法的選擇根(gen)據經(jing)驗及需要而定。大致原則是:一(yi)般介質采(cai)用硫酸-硫酸銅法;65%硝酸法不輕(qing)易使用,主要用於60℃到沸點的稀(xi)硝酸介質和合成(cheng)尿(niao)素介質;含Mo不鏽鋼一(yi)般用硝酸-氫氟酸法;10%草(cao)酸法主要用作其他方法篩選之用。
4. 縫隙腐蝕(crevice corrosion)
縫隙腐蝕是在電介質溶液中(特(te)別是含有鹵素離子的介質),在金屬與金屬或(huo)非(fei)金屬表麵之間狹窄的縫隙內,由於溶液的移動收(shou)到阻滯(zhi),在縫隙內溶液中氧耗竭後,氯離子即(ji)從(cong)縫隙外向(xiang)縫隙內遷移,又由於金屬氯化物的水解(jie)自(zi)催化酸化過程(cheng),導(dao)致鈍化膜的破裂,因而產生與自(zi)催化點腐蝕相類似(si)的局部腐蝕。它可能破壞(huai)機械連(lian)接的整體性(xing)和密封性(xing),給設備的正常運(yun)行造成(cheng)嚴(yan)重的障礙或(huo)失效,甚(shen)至出現破壞(huai)事(shi)故。
縫隙腐蝕通常發生在一(yi)些(xie)電解(jie)質溶液(特(te)別是含有鹵素離子時)停(ting)滯(zhi)的縫隙中或(huo)屏蔽(bi)的表麵內。在通用機械設備中,法蘭的連(lian)接處,與鉚釘、螺栓、墊片、墊圈(尤其是橡膠墊圈)、閥座、鬆動的表麵沉積(ji)物以(yi)及附著(zhou)的海洋(yang)生物等相接觸(chu)處,還(huai)有列(lie)管換熱(re)器脹管間隙處等,都(du)容易發生縫隙腐蝕。需要指出的是,即(ji)使沒有氯離子存在,也可能產生縫隙腐蝕。
其常用的試驗方法有:三氯化鐵化學浸(jin)泡(pao)和電化學方法兩(liang)種。
三氯化鐵化學浸(jin)泡(pao)法標準:GB/T10127-1998《不鏽鋼三氯化鐵縫隙腐蝕試驗方法》。
5. 應力腐蝕(Stress Corrosion)
機械設備零件在應力(拉應力)和腐蝕介質的聯合作用下,將出現低(di)於材料(liao)強度極限(xian)的脆性(xing)開裂現象(xiang),導(dao)致設備和零件失效,這(zhe)種現象(xiang)稱為應力腐蝕開裂。
根(gen)據介質的主要成(cheng)分為氯化物、氫氧化物、硝酸鹽及含氧水等,而分別稱為氯裂(氯脆或(huo)氯化物開裂)、堿裂(堿脆)、硝裂(硝脆)及氧裂(氧脆)等。
應力腐蝕開裂與單純(chun)由機械應力造成(cheng)的開裂不同,它在極低(di)的負(fu)荷應力下也能產生開裂;它與單純(chun)由腐蝕引起的開裂也不同,腐蝕性(xing)極弱的介質也能引起應力腐蝕開裂。其全麵腐蝕常常很輕(qing),而且沒有變形預兆(zhao),即(ji)發生突(tu)然斷裂,應力腐蝕是工業生產中危(wei)害性(xing)最大的一(yi)種惡性(xing)腐蝕類型(xing)。
機械設備和部件發生應力腐蝕開裂(SCC)必需同時滿足材料(liao)、環境、應力三者的特(te)定條件。根(gen)據應力加載的方法不同,應力腐蝕試驗方法主要分為四類:
a. 恒變形法
給予試樣一(yi)定的變形,對(dui)其在試驗環境中的開裂敏感性(xing)進行評定。
b. 恒載荷法
即(ji)把單軸拉伸型(xing)的試樣沿軸向(xiang)施(shi)加應力,在腐蝕介質中試驗,比較斷裂時間的長短(duan),或(huo)利(li)用應力與斷裂時間的關係曲線(xian),來(lai)提出應力腐蝕開裂的臨(lin)界(jie)應力σscc。
c. 慢應變速率法
是在專(zhuan)門設計的慢應變速率應力試驗機上,使試樣在腐蝕介質中以(yi)一(yi)定的應變速度拉伸,直至斷裂。分析(xi)試樣的破斷情(qing)況和斷口特(te)征(zheng)等,以(yi)評定其應力腐蝕開裂敏感性(xing)。
d. 斷裂力學法
使用楔形張開加載型(xing)試樣進行研究(jiu),以(yi)預先製有裂紋的試樣給以(yi)各種K值,測定裂紋停(ting)止擴展的臨(lin)界(jie)值KISCC。
其標準有:GB/T4157-1984《金屬抗硫化物應力腐蝕開裂恒負(fu)荷拉伸試驗方法》GB/T17898-1999《不鏽鋼在沸騰氯化鎂溶液中應力腐蝕試驗方法》 GB/T10126-1988《鐵-鉻-鎳合金在高溫(wen)水中應力腐蝕試驗方法》。
可產生應力腐蝕破壞(huai)的金屬材料(liao)-環境的組(zu)合主要有以(yi)下幾種:
①. 奧氏體不鏽鋼 氯離子、氯化物+蒸氣、硫化氫、堿液等;
②. 碳鋼及低(di)合金鋼 介質為堿液、硝酸鹽溶液、無水液氨、濕硫化氫、醋酸;
③. 含鉬(mu)奧氏體不鏽鋼 堿液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸銅的水溶液等;
④. 黃銅 氨氣及溶液、氯化鐵、濕二氧化硫等;
⑤. 鈦 含鹽酸的甲酸或(huo)乙醇、熔融氯化鈉;
⑥. 鋁 濕硫化氫、含氫硫化氫、海水。