不锈钢的腐蚀种类及影响因素_贺彩红
不锈钢的腐蚀种类及影响因素
Chenmical Intermediate当代化工研究2016·1211综述与专论不锈钢的腐蚀种类及影响因素＊方 毅（江联重工集团股份有限公司 江西 330000）摘要：不锈钢通常情况下具有较好的耐腐蚀性，但是在特殊的工作环境中，容易出现点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等现象，且后两者腐蚀对工程可能带来较大的影响。
因此，文章主要针对不锈钢腐蚀种类及影响因素展开分析。
关键词：不锈钢；腐蚀种类；影响因素中图分类号：T 文献标识码：ACorrosion Types and Influence Factors of Stainless SteelFang Y i(Jianglian Heavy Industry Group Limited Liability Company, Jiangxi, 330000 )Astract ：Usually, the stainless steel has better corrosion resistance, however, in particular working environment, it is easy to have the problemsof corrosive pitting, crevice corrosion, stress corrosion, intergranular corrosion etc., furthermore, the later two problems have great impact on the engineering. So this paper has taken main analysis of the corrosion types and influence factors of stainless steel.Key words ：stainless steel ；corrosion types ；influence factors常见的不锈钢腐蚀类型主要包括点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀以及晶间腐蚀这几种，例如当不锈钢在具有腐蚀性介质以及拉应力作用的情况下可能会出现应力腐蚀若不锈钢在高温且具有腐蚀性介质的环境中，可能会出现晶间腐蚀。
不锈钢腐蚀分类
不锈钢腐蚀分类（原创版）目录一、引言二、不锈钢的定义和特性三、不锈钢的腐蚀分类1.化学腐蚀2.电化学腐蚀3.机械腐蚀四、不锈钢的防腐措施五、结论正文【引言】不锈钢是一种具有较高耐腐蚀性的合金材料，广泛应用于建筑、化工、医疗等领域。
然而，在不同的环境和条件下，不锈钢仍然可能出现腐蚀现象。
因此，了解不锈钢的腐蚀分类及其防治措施十分重要。
【不锈钢的定义和特性】不锈钢是指在一定条件下能抵抗腐蚀的一种高合金钢。
它主要由铁、铬、镍等元素组成，具有以下特性：1.铬含量一般在 12% 以上，镍含量可在 8% 以上。
2.具有较高的耐腐蚀性，尤其在氧化性环境中表现出良好的耐蚀性能。
3.具有较好的抗氧化性、耐磨性和高温性能。
【不锈钢的腐蚀分类】不锈钢的腐蚀主要分为以下三类：1.化学腐蚀化学腐蚀是指在不锈钢表面与化学介质直接发生化学反应，导致不锈钢表面出现腐蚀现象。
这种腐蚀通常发生在高温、高浓度的化学介质中。
2.电化学腐蚀电化学腐蚀是指在不锈钢表面形成原电池，导致电极间的电位差使不锈钢表面发生腐蚀。
这种腐蚀通常发生在含有电解质的环境中，如海水、淡水等。
3.机械腐蚀机械腐蚀是指在不锈钢表面因受到机械作用而产生的腐蚀。
这种腐蚀通常发生在不锈钢表面受到磨损、疲劳、脱落等损伤的情况下。
【不锈钢的防腐措施】为了防止不锈钢的腐蚀，可以采取以下措施：1.选择合适的不锈钢材料。
根据使用环境和介质的特性，选择具有较高耐腐蚀性的不锈钢材料。
2.表面处理。
对不锈钢表面进行喷涂、涂层、钝化等处理，以提高其耐腐蚀性能。
3.设计合理的结构。
避免不锈钢在不利环境下使用，减少腐蚀介质与不锈钢的接触。
4.定期检查和维护。
定期对不锈钢设备进行检查和维护，及时发现和处理腐蚀问题。
不锈钢的腐蚀汇总
不锈钢的腐蚀汇总不锈钢是一种具有抗腐蚀性能的金属材料，但并不意味着它永远不会受到腐蚀。
不锈钢的腐蚀主要分为表面腐蚀和晶间腐蚀两种类型。
下面将对不锈钢的腐蚀进行汇总。
1.表面腐蚀：表面腐蚀是指不锈钢表面出现的腐蚀现象，主要包括以下几种形式：(1)点蚀腐蚀：在不锈钢表面出现点状或局部蚀坑，造成表面粗糙或凹凸不平。
(2)划痕腐蚀：在不锈钢表面被金属或硬物划伤后，形成划痕，并容易导致腐蚀。
(3)斑点腐蚀：不锈钢表面产生颜色斑点，造成局部腐蚀。
(4)锈斑：不锈钢表面出现红褐色污渍，这是由于钢材表面被污染或长期接触含酸性物质而引起的。
(5)晕渍：不锈钢表面出现黄褐色晕渍，主要由于长时间暴露在含铁、含锰或含硅物质中引起。
2.晶间腐蚀：晶间腐蚀是指不锈钢在特定条件下，沿晶界产生的腐蚀现象，主要包括以下几种形式：(1)焊缝腐蚀：在焊接不锈钢时，由于热影响区结构的变化，易发生晶间腐蚀。
(2)沉淀物腐蚀：不锈钢在低温高温交替作用下，沉淀物会析出并导致晶间腐蚀。
(3)碳化物腐蚀：不锈钢在高温下，碳元素容易与铬结合形成铬碳化物，导致晶间腐蚀加剧。
(4)硝化物腐蚀：不锈钢在含有硝酸盐的环境中易引起晶间腐蚀。
为了预防不锈钢的腐蚀，可以采取以下措施：(1)定期清洗：定期清洗不锈钢表面，防止污染物长时间附着在表面。
(2)防止划伤：避免使用金属或硬物直接刮伤不锈钢表面，以免导致腐蚀。
(3)控制环境：避免长时间暴露在含酸性、含碱性或含盐性物质的环境中。
(4)注意焊接：焊接不锈钢时，应选择合适的焊接方法和材料，防止产生焊缝腐蚀。
(5)注意使用温度：避免不锈钢长时间处于高温或低温环境中，以免加剧晶间腐蚀。
总之，虽然不锈钢具有抗腐蚀性能，但在特定条件下仍然可能发生腐蚀，因此在使用和维护过程中需要注意预防腐蚀的措施。
不锈钢腐蚀原因及预防措施详解
不锈钢腐蚀原因及预防措施详解一、不锈钢引起点蚀的因素及防止措施不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形成看不见的氧化膜，使其成为是钝态的。
该钝化膜的形成是由于钢暴露在大气中时与氧反应，或者是由于与其他含氧的环境接触的结果。
如果钝化膜被破坏，不锈钢就将继续腐蚀下去。
在很多情况下，钝化膜仅仅在金属表面和局部地方被破坏，腐蚀的作用在于形成细小的孔或凹坑，在材料表面产生无规律分布的小坑状腐蚀。
出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子，不锈钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜的局部破坏，保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环境，但正好这也是出现点蚀的条件。
产生点蚀的介质是在C1-、Br-、I-、ClO4-溶液中存在Fe3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或者含有H2O2、O2等的Na+、Ca2+碱和碱土金属离子的氯化物溶液。
点蚀速率随温度升高而增加。
例如在浓度为4%-10%氯化钠的溶液中，在90℃时达到点蚀造成的重量损失最大；对于更稀的溶液，最大值出现在较高的温度。
防止点蚀的方法：（1）避免卤素离子集中。
（2）保证氧或氧化性溶液的均匀性，搅拌溶液和避免有液体不流动的小块区域。
（3）或者提高氧的浓度，或者去除氧。
（4）增加pH值。
与中性或酸性氯化物相比，明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少，或者完全没有（氢氧离子起防腐蚀剂的作用）。
（5）在尽可能低的温度下工作。
（6）在腐蚀性介质中加入钝化剂。
低浓度的硝酸盐或铬酸盐在很多介质中是有效的（抑制离子优先吸咐在金属表面上，因此防止了氯化物离子吸咐而造成腐蚀）。
（7）采用阴极防腐。
有证据表明，用与低碳钢、铝或锌电隅合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。
含钼2%-4%的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。
使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或一般腐蚀，腐蚀介质例如氢化钠溶液、海水、亚硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。
二、不锈钢的晶间腐蚀及预防措施含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。
不锈钢腐蚀反应
不锈钢的腐蚀反应通常包括以下几种：
1. 应力腐蚀开裂（SCC）：这是一种由金属材料内部拉应力和腐蚀介质共同作
用导致的腐蚀形式。
在某些情况下，如使用含有氯化物的介质，不锈钢的耐蚀性可能会受到影响，导致SCC的发生。
2. 孔蚀：孔蚀是一种局部腐蚀形式，通常发生在金属表面的缺陷处。
在氯化物或其他腐蚀介质的存在下，不锈钢的表面可能会形成蚀孔。
3. 缝隙腐蚀：这种腐蚀形式通常发生在金属材料存在缝隙或夹杂物的地方。
在某些腐蚀介质中，不锈钢的缝隙腐蚀可能会加速。
4. 均匀腐蚀：这种腐蚀形式发生在整个金属表面，通常是由于不锈钢表面存在
划痕、凹坑或其他缺陷造成的。
在某些情况下，均匀腐蚀可能会加速金属材料的破坏。
不锈钢的腐蚀反应可能会受到多种因素的影响，包括材料成分、表面状态、环境条件（如温度、湿度、压力、介质类型和浓度等），以及应力作用等。
为了减缓不锈钢的腐蚀反应，可以采取一些防护措施，如选择合适的材料和表面处理方法、改善环境条件、降低应力作用等。
不锈钢腐蚀机理、发生原因和维护处理方法
不锈钢腐蚀机理、发生原因和维护处理方法不锈钢材料具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性，同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力---即耐蚀性。
虽然不锈钢耐腐蚀性良好，但不是不生锈，如果长期裸露在腐蚀环境中，最终还是会被腐蚀。
因此了解不锈钢的腐蚀机理、发生原因和维护处理方法就尤为重要。
一、腐蚀机理Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。
当钢材中的Cr 含量超过10.5%时，钢在大气中基本不会生锈。
这是因为Cr 和Ni 使不锈钢和空气中的氧生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢材料在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高，而S30408、S31603的材料的Cr 含量在16%以上，耐蚀性能也相应的得到了提高。
当管材处于杂散电流或酸碱盐腐蚀环境中时，材料本身自钝化的速度低于被腐蚀的速度时，随着时间的作用，便出现材料被破坏的现象。
下图为材料在腐蚀环境中的被破坏示意图。
二. 不锈钢腐蚀的类型、发生原因和处理方法2.1 表面腐蚀：2.1.1 主要特点：不锈钢裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀，虽降低产品受力有效面积及其使用寿命，但比局部腐蚀的危害性小。
2.1.2 常见发生原因：(1) 不锈钢表面有其他金属元素（如铁质材料）的粉尘或颗粒附着，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水，将二者连成一个微电池，引发电化学腐蚀；(2) 不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质（如装修墙壁的碱水、石灰水、其它装修材料、有机物汁液或使用有害介质的薄膜和材料包裹），长时间形成金属表面的腐蚀；(3) 在有污染的空气中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮、盐类物质的大气），遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液点等，引起化学腐蚀；(4) 割渣、飞溅等易生锈物质的附着或击伤表面钝化层造成的腐蚀；2.1.3 建议处理方案表面腐蚀：切割火花击伤表面腐蚀：石灰水侵蚀(1) 保持不锈钢表面的洁净，如发现有污染物质和颜色暗淡现象发生，应及时进行清理；(2) 对出现轻度腐蚀的部位，先清除污锈，使用钝化膏溶液或喷雾涂抹，10秒后再用清水进行清洗，使不锈钢表面重新形成钝化膜。
不锈钢的主要腐蚀形式
不锈钢的主要腐蚀形式
不锈钢的主要腐蚀形式包括以下几种：
1. 强酸腐蚀：强酸（如浓硫酸、浓盐酸等）对不锈钢具有强烈的腐蚀作用，会导致不锈钢表面出现腐蚀坑、大量氢气释放等现象。
2. 高温氧化腐蚀：在高温下，不锈钢会与氧气发生反应，形成氧化层。
但当温度过高或气氛中存在有害物质（如硫化物、氯化物等）时，氧化层可能被破坏，导致不锈钢表面产生腐蚀。
3. 氧化性酸性氯化腐蚀：氧化性酸性氯化物（如氯离子、次氯酸等）是不锈钢的一种显著腐蚀介质，会在不锈钢表面形成点蚀、晶间腐蚀等。
4. 碱性腐蚀：强碱（如氢氧化钠、氢氧化钾等）能引起不锈钢表面出现腐蚀斑点，使其失去抗腐蚀性能。
5. 氯化物介质腐蚀：氯化物是不锈钢的腐蚀介质之一，当不锈钢表面存在氯化物离子（如氯离子、氯化钠等）并在一定环境条件下，容易发生腐蚀。
6. 微生物腐蚀：当不锈钢暴露在特定微生物介质中时，一些微生物会产生氧化物、酸性物质等，从而引发不锈钢的微生物腐蚀。
不锈钢腐蚀的种类和定义
不锈钢腐蚀的种类和定义不锈钢是一种具有良好抗腐蚀性能的合金材料，但长期使用或在特定环境中，仍然会发生腐蚀。
不锈钢腐蚀主要分为以下几种类型：1.广义腐蚀广义腐蚀是不锈钢表面发生的一般性腐蚀，最常见的是均匀腐蚀。
均匀腐蚀即表面各处承受相同的腐蚀破坏，使金属表面出现均匀的腐蚀痕迹。
2.点蚀腐蚀点蚀腐蚀是不锈钢表面发生的一种局部腐蚀，通常在扉门结构、焊接缝等处形成几个点状或斑点状的腐蚀坑。
点蚀腐蚀往往是由于金属表面的局部缺陷引发的。
3.缝隙腐蚀缝隙腐蚀是在不锈钢的缝隙、接触面等有氧的部位发生的局部腐蚀。
这种腐蚀主要由于缝隙处的氧气耗尽或蓄积了腐蚀介质而引起的。
4.应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是不锈钢在特定介质中受到应力作用而引起的开裂现象。
该腐蚀类型通常发生在高应力或高应变的工况下，会造成材料的开裂甚至断裂。
5.粒界腐蚀粒界腐蚀也称为晶间腐蚀，是指不锈钢晶粒边界处发生的腐蚀。
这种腐蚀通常发生在铸造或焊接等工艺中，晶界处的合金元素溶解得更多，使得晶界处失去了原本的耐腐蚀性。
6.穿孔腐蚀穿孔腐蚀是一种局部腐蚀现象，通常发生在不锈钢的嵌件、焊接部位等处，引起金属表面出现直径很小的小孔。
7.受控腐蚀受控腐蚀是指在特定条件下，通过特定管理措施来控制腐蚀过程。
通过防腐涂层、防腐处理等方法，可以有效减缓或阻止不锈钢的腐蚀过程。
以上是几种常见的不锈钢腐蚀类型，每种腐蚀类型都有各自的定义和产生原因。
了解和分析腐蚀类型对于制定腐蚀控制和防护措施至关重要，以延长不锈钢材料的使用寿命。
常用不锈钢性能介绍及出现锈蚀的原因
常用不锈钢性能介绍及出现锈蚀的原因不锈钢（Stainless Steel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。
实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，根据其腐蚀速率的快慢有两种定义：①腐蚀速率小于0.01mm/年的，认为是"完全耐蚀"；②腐蚀速率小于0.1mm/年的，认为是"耐蚀"的。
，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。
由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。
一、不锈钢不易生锈的原因不锈钢不容易生锈与不锈钢的成分有很大的关系。
不锈钢的成分中除了铁外，还有铬、镍、铝、硅等。
一般的不锈钢含铬量一般不低于12％，高的甚至达到18％。
钢中加入铬等元素后，就能改变钢的性能，使钢的分子排列结构更均匀，在钢的表面更易生成一层致密的氧化物保护膜等，从而大大提高不锈钢耐腐蚀的能力。
所以不锈钢能抵抗火、水、酸、碱和各种溶液对它的腐蚀，不生锈。
科学家发现，钢的内部结构越均匀，各种组成成分就联系得越紧密，腐蚀物入侵就越困难，再加上表面又附着一层氧化物保护膜，就像给钢铁穿上盔甲一样，自然就不容易生锈了。
二、不锈钢的分类和牌号定义不锈钢通常按基体组织分为：①铁素体不锈钢。
含铬12％～30％。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
②奥氏体不锈钢。
含铬大于18％，还含有8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。
综合性能好，可耐多种介质腐蚀。
③奥氏体- 铁素体双相不锈钢。
兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。
④马氏体不锈钢。
强度高，但塑性和可焊性较差。
美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。
其中：①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示，②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。
例如：某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、304、316以及310为标记，③铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标记，双相（奥氏体－铁素体），④不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。
不锈钢的腐蚀种类及影响因素
不锈 钢 的腐 蚀 种 类 及 影 响 因素
贺 彩 红 ， 世 宏 王
（ 国 石 油抚 顺 石化 公 司石 油 一 厂 。辽 宁 抚 顺 １３０ ） 中 １０８
摘
要 ： 一般情 况下不锈钢具有较好 的耐腐蚀 性 ， 但在特殊 的操 作工 况下 ， 材料会 出现诸 此
如点蚀 、 缝隙腐蚀 、 应力腐蚀 、 晶间腐蚀 等现象 ， 而应力腐蚀 、 晶问腐蚀 会给 工程带 来重大 的安全隐
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第３ ５卷 第 １期 ２０ ０ ６年 ２月
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２０ ０６年 ２月
贺彩红， ： 等 不锈钢 的腐蚀种类及 影响因素
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磷 、钼等元素会降低不锈钢在浓氯化物介质中的 耐应力腐蚀能力 。
4 不锈钢的晶间腐蚀
所谓晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质 中[ 5] , 并在高温环境下由于晶界合金元素铬的贫 化 , 沿着材料的晶粒间界受到腐蚀 , 使晶粒之间丧 失结合力的一种局部腐蚀破坏现象 。以奥氏体不 锈钢为例 , 在焊接时 , 焊缝两侧 2 ～ 3 mm 处可被加 热到 400 ～ 910 ℃, 这就是 所谓的晶间腐 蚀敏化 区[ 6] , 有铬和钼相析出而出现贫化 。 不锈钢抗晶 间腐蚀能力因其金相组织和化学成分的不同而有 所不同 , 如 :奥氏体不锈钢和双相不锈钢晶间腐蚀 的敏化温度范围是 400 ～ 850 ℃;而铁素体不锈钢 则在 850 ℃以上[ 4] 。 腐蚀从表面沿晶界深入金属 内部 , 外表看不出腐蚀迹象 , 但金相观察晶界呈现 网状腐蚀 。 4 .1 晶间腐蚀产生的原因
通常所说的不锈钢是不锈钢 、耐酸钢及耐热 钢的总称 。 具体来说 , 不锈钢是指在空气中能抵 抗腐蚀的钢 , 耐酸钢是指在某些化学介质中能抵 抗腐蚀的钢 , 耐热钢是指在高温下抗氧化 、抗蠕变 并耐一定介质腐蚀的钢 。 从工程来看 , 不锈钢不 是在任何情况下都具有较好的耐蚀性 , 在一定条 件下可能出现点蚀 、缝隙腐蚀 、应力腐蚀 、晶间腐 蚀等现象 。 如 :不锈钢在腐蚀性介质和拉应力共 存的条件下 , 可能产生应力腐蚀 ;在腐蚀性介质和 高温 环境共存的条件下 , 还 可能产生晶间腐蚀 。 后两种腐蚀其隐蔽性和危害性远大于其它腐蚀 , 往往会造成重大的工程事故 。 不锈钢抗腐蚀能力 因其金相组织和化学成分(主要是合金元素)的不 同而有所不同 。
孔内主要发生阳极溶解反应为 : Fe ※Fe2+ +2e ,Cr ※Cr3 + +3e
孔外主要反应为 : 1 O2 +H2O +2e ※2OH -
1 .2 影响点蚀的因素 介质的影响 。 在卤化物中 , 氧化性的金属离
收稿日期 :2006-01-11 修订日期 :2006-01-15 作者简介 :贺彩红(1967 -), 女 , 辽宁铁岭人 , 工程师 , 1991 年毕业于抚顺石油 学院化工 机械与设 备专业 , 一 直从事机 械与设备 工
氯离子浓度的影响 。 不锈钢中 Cl -浓度是缝 隙腐蚀的主要影响因素 。 一般来说 , 随氯化物浓 度的增加 , Cr -Ni 不锈 钢的应力腐蚀开 裂加快 , 特别 MgCl2 最易引起腐蚀破裂 。
几何形状的影响 。缝隙腐蚀的重要影响因素 是几何形状 , 如间隙的宽度 、深度及内外面积的比 等 ;它决定着氧气进入缝隙的程度 、电解质的组成 变化 、以及电位的分布和宏观电池的性能 。
氧浓度的影响 。 随溶液中氧浓度的增加 , 缝 隙外部阴极反应随之加速 , 腐蚀量便增加 ;在敞开
系统的溶液中 , 氧的浓度随着温度的升高而下降 , 相反温度升高阳极反应加快 , 最终的腐蚀强弱由 阳极和阴极两种反应的综合结果而定 ;在密闭系 统中随温度的升高缝隙腐蚀而大大加快 。
其他影响 。 随溶液 pH 值减小 , 阳极溶解速 度增加 , 则缝隙腐蚀量增加 ;当 Cl -的浓度增加 , 电位向负方 向移动 , 缝隙腐蚀敏感 性升高 ;SO24有抑制点蚀的作用 , 同样也有减缓缝隙腐蚀的作 用。
1 不锈钢的点蚀
点蚀又称坑蚀和小孔腐蚀 , 不锈钢点蚀是在 特定的腐蚀介质中发生的 。通常发生在含有卤素 阴离子的溶液中 , 其中以氯化物 、溴化物侵蚀性最 强 , 是不锈钢常见的局部腐蚀之一 。 点蚀经常发 生在不锈钢表面的钝化膜上 , 而不锈钢的耐蚀性
主要决定于保护性的钝化膜 。 虽然点蚀范围比较 小 , 一但发生其腐蚀速率很快 , 严重时可造成设备 穿孔 。另外 , 在很多情况下点蚀有产生晶间腐蚀 、 应力腐蚀的潜在危害 。 1 .1 点蚀产生的原因
合金元素的影响 。在不锈钢中加入钼能提高 膜的稳定性 , 使不锈钢表面生成很致密而牢固的 钝化膜 。实验证明 , 随钼含量的增加点蚀电位迅 速提高 , 腐蚀数率很快降低 ;铬是增加不锈钢抗点 蚀性能的基本元素之一 , 铬主要是提高钢的钝化 膜的修 复能力或称再 生能力 。 热处 理制度的影 响 。不同的热处理制度对点蚀的影响非常大 , 若 在有利于碳化物析出的温度下进行热处理 , 则产 生点蚀的可能性大大增加 。
贺彩红 , 王世宏
(中国石油抚顺石化公司石油一厂 , 辽宁 抚顺 113008)
摘 要 : 一般情况下不锈钢具有较好的耐 腐蚀性 , 但在特殊 的操作工 况下 , 此材料 会出现 诸 如点蚀 、缝隙腐蚀 、应力腐蚀 、晶间腐蚀等现象 , 而应力腐 蚀 、晶 间腐蚀会给 工程带 来重大 的安全 隐 患 。 结合工程实际 , 分别介绍以上各种腐蚀产生的 机理及不锈钢在化学介质中的抗腐蚀性 , 并重 点 介绍晶间腐蚀产生的原因和防腐措施 。 关 键 词 : 不锈钢 ;腐蚀 ;影响因素 中图分类号 : TQ 050 .9 文献标识码 : A 文章编 号 : 1671 0460(2006)01 0040 04
奥氏体不锈钢在含有氯离子溶液的环境中 , 最有可 能发生应力腐 蚀破裂 。 产生 的原因就是 Cl-破坏局部钝化膜 , 而进入裂缝尖端构成盐酸 , 产生自加速催化加速腐蚀过程 , 同时氢离子在尖 端析出 , 渗入裂缝前缘 , 使金属脆化 。 3 .2 影响应力腐蚀的因素
氯离子浓度的影响 。一般来说 , 随氯化物浓 度的增加 , Cr -Ni 不锈 钢的应力腐蚀 开裂加快 ,
2 不锈钢的缝隙腐蚀
这类腐蚀发生在有电解液存在的金属之间 、 以及金属与非金属之间构成狭窄的缝隙内 , 如 :不 锈钢设备中法兰的连接处 , 垫圈 、衬板 、金属相互 缠绕的重叠处 , 破坏形态为沟缝状 , 严重可穿透 。 它的发生和发展机理与点蚀类似 , 是点蚀的一种 特殊形态 。 2 .1 缝隙腐蚀产生的原因
镍(Ni)元素的影响 。 镍含量增加可降低碳在 奥氏体钢中的溶解度 , 并可促进 M23 C6 的析出和 成长速度 , 因此镍是加速晶间腐蚀的元素 。
钛(Ti)和铌(Nb)的影响 。 钛和铌与碳的亲和 力较强 , 能够生成稳定的 TiC 和 NbC , 以避免碳与 铬结合形成碳化铬 , 从而减少了晶界贫铬区的产 生 , 因此它们被称为稳定化元素 。 氮(N)磷(P)硅 (Si)的影响 。 这些元素的存在对不锈钢耐晶间腐 蚀都是不利的 。
应力腐蚀 发生的初期与 点蚀和缝隙 腐蚀相 同 , 都是在一个对流不通畅的 、闭塞的微区内进行 的 , 也称为闭塞电池腐蚀 。微观裂纹一旦产生 , 在 金属内部就存在一条狭窄的活性通路 , 在拉应力 的作用下 , 活性通路前端的膜反复 地 、间歇地破 裂 , 腐蚀沿着与拉应力垂直的通路前进 。在闭塞 区(裂缝尖端)由于阴离子腐蚀放氢 , 一部分氢可 能扩散到尖端金属内部引起脆化 , 发生脆性断裂 。 裂缝在腐蚀和脆断的反复作用下迅速前进 。 裂缝 形态有两种 :一种是沿晶界破裂 , 称为晶间破裂 ; 另一种是穿过晶粒 , 称为穿晶破裂 。
介质温度的影响 。 温度升 高易发生 应力腐 蚀 , 但温度过高由于全面腐蚀却抑制了应力腐蚀 。 Cr -Ni 不锈钢发生应力腐蚀的温度范围在 50 ～ 300 ℃之间[ 4] 。
残余应力的影响 。除工作应力引起应力腐蚀 外 , 在加工制造过程中所产生的残余应力 , 对应力 腐蚀的影响也是相当大的 。
产生晶间腐蚀的原因很多 , 一般认为是由于 晶界合金元素的贫化 。不锈钢中含有一定量的铬 和钼等可钝化元素才具有耐腐蚀性 , 如果在晶界 有富铬和富钼相析出 , 这些相的主要成分 为 M23
C6 ,M7 C3 (M 代表铬 、钼 、铁), 析出相中铬含量高达 95 %, 则沿晶界就产生一个贫铬和贫钼区[ 1] 。 当 贫化区的铬和钼含量 降至钝化所需 的极限含量 (如铬含量在 11 %)以下时[ 2] , 在适合的腐蚀溶液 中就形成“碳化铬(阴极)-贫铬区(阳极)”电池 , 使晶界贫铬区产生腐蚀[ 7] 。 另一种看法认为产生 晶间腐蚀的原因是由于在晶界产生一些沉淀物 , 如 σ相 , 这些沉淀物在腐蚀介质中首先被腐蚀而
引起晶间腐蚀 。较为人们接受的是合金元素在晶 界贫化的理论 。 4 .2 影响晶间腐蚀的因素
碳(C)元 素的影响 。 含碳量愈高 , 碳的扩散 量愈多 , 碳化物形成的就多 , 铬的消耗量就大 , 使 得晶间腐蚀倾向渗入晶界的深度加大 。
铬(Cr)元素的影响 。 铬含量增加时 , 有利于 贫铬区与富铬区含铬量的平衡 , 从而降低了晶间 腐蚀的敏感性 。
由于钢中存在缺陷 、杂质和溶质等的不均匀 性 , 当介质中含有某些活性阴离子(如 Cl -)时 , 首 先被吸附在金属表面某些点上 , 从而使不锈钢表 面钝化膜发生破坏 。 由于钝化膜破坏处的基体金 属显露出来使其呈活化状态 , 而钝化膜处为钝态 , 这样就形成了活性 -钝性腐蚀电池[ 1] 。由于阳极 面积比阴极面积小得多 , 阳极电流密度大 , 所以阳 极金属很快腐蚀成小孔 。 产生点蚀有两个重要条 件 , 一是金属在介质中必须达到某一临界电位[ 2] , 二是侵蚀性的卤化物阴离子达到某一浓度 。
在电解液和结构缝隙存在的条件下 , 缝隙内 有关物质的移动受到了阻滞 , 形成浓差电池从而 产生局部腐蚀 ;由于电解质中 O2 的扩散 , 在汽 液交界面上形成三相 界面而产生强 烈的水线腐 蚀 , 以及形成活化 -钝化电池的闭塞电池 。因为 缝隙内是缺氧区 , 成为阳极 , 其后也产生自催化加 速作用 , 一旦发生就迅速进展 。 缝隙腐蚀和孔蚀 一样 , 在含 Cl -离子的溶液中最容易发生 。 2 .2 影响缝隙腐蚀的因素
3 不锈钢的应力腐蚀
不锈钢在特定的腐蚀性介质和拉应力(外力 或焊接 、冷加工等产生的残余应力)的同时作用时 会出现低于强度极限的脆性开裂现象 , 称为应力 腐蚀 。这种腐蚀发生的时间短 , 破坏性极大 。 先 是由于腐蚀性介质的作用 , 在不锈钢的腐蚀敏感 部位形成微小坑陷 , 而后在残余应力的作用下产 生微观裂纹 , 且裂纹扩展很快 , 最终腐蚀开裂 。这 种腐蚀性介质有硝酸 、硝酸铵 、溴化钙 、盐酸 、氢氟 酸 、氢氧化钾及含有氯离子溶液等 ;腐蚀敏感部位 是指活化 -钝化过渡区 , 即钝化膜不完整的电位 范围 。 3 .1 应力腐蚀产生的原因