不锈钢的腐蚀

 

不锈钢的不锈特性是由于钢板表面特殊的钝化保护膜,首先简单介绍一下不锈钢的耐蚀机理,即钝化膜理论。

所谓钝化膜就是在不锈钢表面有一层以Cr2O3为主的薄膜。由于这个薄膜的存在使不锈钢基体在各种介质中腐蚀受阻,这种现象称为钝化。这种钝化膜的形成有两种情况,一种是不锈钢本身就有自钝化的能力,这种自钝化能力随铬含量的提高而加快。另一种较广泛的形成条件是不锈钢在各种水溶液(电解质)中,在被腐蚀的过程中形成钝化膜而使腐蚀受阻。

一般不锈钢的腐蚀类型分为两类:均匀腐蚀、局部腐蚀,随着不锈钢-在人们生活中的普及,派生出了新的腐蚀类型——“锈蚀”。

7.1、均匀腐蚀

均匀腐蚀是指裸露在腐蚀环境的金属表面全部发生电化学或化学反应,均匀受到腐蚀。这种腐蚀也可以测量其进行速度,也可以预测以后的腐蚀程度,设定安全系数,设定材料的使用期,所以它是众多腐蚀种类中最不危险的腐蚀,通常均匀腐蚀的腐蚀程度按照重量、厚度减少的多少来衡量。除了特殊环境以外,不锈钢的均匀腐蚀的速度极低,使用寿命长,维护费用低。

7-1不锈钢耐蚀性的十级标准

耐蚀性评价

腐蚀率(mm/年)

    

完全耐蚀

0.001

1

很耐蚀

0.001-0.005

0.005-0.010

2

3

 

0.010-0.05

0.05-0.10

4

5

尚耐蚀

0.10-0.50

0.50-1.00

6

7

欠耐蚀

1.00-5.00

5.00-10.0

8

9

不耐蚀

>10.0

10

如果在使用过程中要求保持镜面或尺寸精密的设备应选用1-3级的不锈钢;要求长期不漏或要求使用年限的设备,应选用2-5级;对于检修方便或寿命不需很长的设备可选用4-7级的不锈钢。对于年腐蚀率超过1mm的一般不选用。

7.2、局部腐蚀

局部腐蚀是指在腐蚀介质的作用下,钢的基体在特定的部位被快速腐蚀的一种腐蚀形式。这种腐蚀对设备的威胁极大,因此必须根据介质条件正确地选用不锈钢。局部腐蚀主要类型有:晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀、锈蚀等。

晶间腐蚀

晶间腐蚀多发生在中等浓度硫酸、高浓度硝酸和有机酸等酸性介质中发生。腐蚀形式是不锈钢基体的晶粒边界受到加速腐蚀。产生这种腐蚀的原因是晶界处贫铬造成的。

为了防止晶界贫铬提高抗晶间腐蚀能力,主要有两个办法:一是降低钢中的碳含量≤0.03%的超低碳不锈钢;二是向钢中添加钛或铌。

点蚀

点蚀是一种很危险的局部腐蚀,多发生在含有氯、溴、碘等水溶液中,产生小孔然后急剧进行腐蚀的现象,严重时会穿透钢板, 一般不能以重量减少多少来评价其腐蚀程度。

提高耐点蚀能力的措施主要有两方面,一是提高局部的耐点蚀能力,减少钢中的夹杂物,特别是硫含量;二是钢的基体抗点蚀能力,影响基体耐蚀性的合金元素主要是铬、钼、氮三个元素。

缝隙腐蚀

产生缝隙腐蚀的主要原因是设备内有缝隙,例如铆接、垫片或者设备内有死角等原因,介质在这些地方由于不流动,所以氯离子浓缩而加快腐蚀。

为了防止发生缝隙腐蚀,首先应尽量避免有缝隙的设计,或使缝隙敞开;其次提高耐缝隙腐蚀的能力,其中合金元素的影响与点蚀相同。

应力腐蚀

应力腐蚀的外貌是沿设备厚度的垂直方向呈树枝状的腐蚀,使设备开裂。产生应力腐蚀的条件除介质条件外,与设备在制造过程产生拉伸应力有直接关系。发生这种腐蚀的主要设备有热交换器、冷却器、蒸汽发生器、送风机、干燥机和锅炉等。

提高不锈钢耐应力腐蚀的措施:一是提高耐应力腐蚀指标△Ni;二是对设备进行消除残余应力的热处理。

7.3、锈蚀

不锈钢的耐蚀性能是近年来由于不锈钢作为装饰材料广泛应用而提出的新的耐蚀性指标。不锈钢作为建筑用的板、管等材料同时要具有装饰性和美观性。 影响不锈钢耐锈性能的因素与耐点蚀性的因素是完全相同的,主要取决于基体抗锈性和锈蚀源(夹杂物)的含量。

 

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