不同腐蚀环境下不锈钢的特点与选用(二)

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-09 阅读:722

二、腐蚀类型

金属材料在工业生产中的腐蚀失效形式是多种多样的。不同材料在不同负荷及不同介质环境的作用下,其腐蚀形式主要有以下几类:

一般腐蚀:金属裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀,虽降低构件受力有效面积及其使用寿命,但比局部腐蚀的危害性小。

晶间腐蚀:指沿品界进行的腐蚀,使晶粒的连接遭到破坏。这种腐蚀的危害性最大,它可以使金属变脆或丧失强度,敲击时失去金属声响,易造成突然事故。晶间腐蚀为奥氏体不锈钢的主要腐蚀形式,这是由于晶界区域与晶内成分或应力有差别,引起晶界区域电极电位显著降低而造成的电极电位助差别所致。

应力腐蚀:金属在腐蚀介质及拉应力(外加应力或内应力)的共同作用下产生破裂现象。断裂方式主要是沿晶的、也有穿晶的,这是一种危险的低应力脆性断裂、在氯化介质和碱性氧化物或其它水溶性介质中常发生应力腐蚀,在许多设备的事故中占相当大的比例。

点腐蚀:点腐蚀是发生在金属表面局部区域的一种腐蚀破坏形式、点腐蚀形成后能迅速地向深处发展,最后穿透金属。点腐蚀危害性很大,尤其是对各种容器是极为不利的。出现点腐蚀后应及时磨光或涂漆,以避免腐蚀加深。

点腐蚀产生的原因是在介质的作用下,金属表面钝化膜受到局部损坏而造成的。或者在含有氯离子的介质中,材料表面缺陷疏松及非金属夹杂物等都可引起点腐蚀。

腐蚀疲劳:金属在腐蚀介质及交变应力作用下发生的破坏、其特点是产生腐蚀坑和大量裂纹。显著降低钢的疲劳强度,导致过早断裂。腐蚀疲劳不同于机械疲劳,它没有一定的疲劳极限,随着循环次数的增加,疲劳强度一直是下降的。

除了上述各种腐蚀形式以外,还有由于宏观电池作用而产生的腐蚀。例如,金属构件中铆钉与铆接材料不同、异种金属的焊接、船体与螺旋桨材料不同等因电极电位差别而造成的腐蚀。

从上述腐蚀机理可见,防止腐蚀的着眼点应放在:尽可能减少原电池数量,使钢的表面形成一层稳定的、完整的、与钢的基体结合牢固的钝化膜;在形成原电池的情况下,尽可能减少两极间的电极电位差。

不锈钢的合金化原理

提高钢耐蚀性的方法很多,如表面涂一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保护和改变腐蚀环境介质等。但是利用合金化方法,提高材料本身的耐蚀性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一,其方法如下:

(1)加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。由于Ni较缺,Si的大量加入会使钢变脆,因此,只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。

Cr能提高钢的电极电位,但不是呈线性关系。实验证明钢的电极电位随合金元素的增加,存在着一个量变到质变的关系,遵循1/8规律。

当Cr含量达到一定值时即1/8原子(l/8、2/8、3/8……)时,电极电位将有一个突变。因此,几乎所有的不锈钢中,Cr含量均在12.%(原子)以上,即11.7%(质量)以上。

(2)加入合金元素使钢的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的纯化膜。从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中加入Cr,Si.Al等合金元素,使钢的表层形成致密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜,就可提高钢的耐蚀性。

(3)加入合金元素使钢在常温时能以单相状态存在,减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。如加入足够数量的Cr或Cr-Ni,使钢在室温下获得单相铁素体或单相奥氏体。

(4)加入Mo、Cu等元素,提高抗腐蚀的能力。

(5)加入Ti,Nb等元素,消除Cr的晶间偏析,从而减轻了晶间腐蚀倾向。

(6)加入Mn、N等元素,代替部分Ni获得单相奥氏体组织,同时能大大提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。

标签: 腐蚀
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