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不銹鋼的耐腐蝕性
不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高,。其基本原理是,，當(dāng)鋼中有足夠的鉻時(shí),，在鋼的表面形成非常薄的至密的氧化膜,，它可以防止進(jìn)一步的氧化或義腐蝕。氧化性的環(huán)境可以強(qiáng)化這種膜,，而還原性環(huán)境則必然破壞這種膜,，造成鋼的腐蝕。
?。ㄒ唬┰诟鞣N環(huán)境中的耐腐蝕性能
1.大氣腐蝕
不銹鋼耐大氣腐蝕基本上是隨大氣中的氯化物的含量而變化的,。因此，靠近海洋或其他氯化物污染源對(duì)不銹鋼的腐蝕是極為重要的,。一定量的雨水,，只有對(duì)鋼表面的氯化物濃度起作用時(shí)才是重要的。
農(nóng)村環(huán)境 1Cr13,、1Cr17和奧氏體型不銹鋼可以適應(yīng)各種用途,，其外觀上不會(huì)有顯著的改變。因此,，在農(nóng)村暴露使用的不銹鋼可以根據(jù)價(jià)格,，市場(chǎng)供應(yīng)情況，力學(xué)性能,、制作加工性能和外觀來(lái)選擇,。
工業(yè)環(huán)境 在沒(méi)有氯化物污染的工業(yè)環(huán)境中，1Cr17和奧氏體型不銹鋼能長(zhǎng)期工作,，基本上保持無(wú)銹蝕,，可能在表面形成污膜，但當(dāng)將污膜清除后,，還保持著原有的光亮外觀,。在有氯化物的工業(yè)環(huán)境中，將造成不銹鋼銹蝕,。
海洋環(huán)境 1Cr13和1Cr17不銹鋼在短時(shí)期就會(huì)形成薄的銹膜,，但不會(huì)造成明顯的尺寸上的改變,，奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9,，當(dāng)暴露于海洋環(huán)境時(shí),，可能出現(xiàn)一些銹蝕。銹蝕通常是淺薄的,，可以很容易地清除,。0Cr17Ni12M02含鉬不銹鋼在海洋環(huán)境中基本上是耐腐蝕的。
除了大氣條件外,，還有另外兩個(gè)影響不銹鋼耐大氣腐蝕性能的因素。即表面狀態(tài)和制作工藝,。精加工級(jí)別影響不銹鋼在有氯化物的環(huán)境中的耐腐蝕性能,。無(wú)光表面（毛面）對(duì)腐蝕非常敏感。即正常的工業(yè)精加工表面對(duì)銹蝕的敏感性較小,。表面精加工級(jí)別還影響污物和銹蝕的清除,。從高精加工的表面上清除污物和銹蝕物很容易，但從無(wú)光的表面上清除則很困難,。對(duì)于無(wú)光表面,，如果要保持原有的表面狀態(tài)則需要經(jīng)常的清理。
2.淡水
淡水可定義為不分酸性,、鹽性或微咸,，來(lái)源于江河、湖泊,、池塘或井中的水,。
淡水的腐蝕性受水的pH值、氧含量和成垢傾向性的影響,。結(jié)垢（硬）水,。其腐蝕性主要由在金屬表面形成垢的數(shù)量和類(lèi)型來(lái)決定。這種垢的形成是存在其中的礦物質(zhì)和溫度的作用,。非結(jié)垢（軟）水,，這種水一般比硬水的腐蝕性強(qiáng)?？梢酝ㄟ^(guò)提高pH值或減少含氧量來(lái)降低其腐蝕性,。
1Cr13不銹鋼明顯地比碳素鋼耐淡水腐蝕，而且在淡水中使用有*的特征,。這種鋼廣泛用于例如需要高強(qiáng)度和耐腐蝕的船塢和水壩等用途,。然而，應(yīng)當(dāng)考慮到在某些情況下,。1Cr13在淡水中可能對(duì)中度點(diǎn)蝕敏感.但是點(diǎn)蝕*可以用陰極防蝕方法來(lái)避免,。1Cr17和奧氏體型不銹鋼在室溫（環(huán)境溫度）幾乎*可以耐淡水腐蝕,。
3.酸性水
酸性水是指從礦石和煤浸析出的被污染的自然水，由于是較強(qiáng)的酸性所以其腐蝕性比自然淡水強(qiáng)得多,。,，由于水對(duì)礦石和煤中所含硫化物的浸析作用，酸性水中通常含有大量的游離硫酸,，此外,，這種水含有大量的硫酸鐵，對(duì)碳鋼的腐蝕有非常大的作用,。
受酸性水作用的碳鋼設(shè)備通常很快被腐蝕,。用受酸性河水作用的各種材料所做試驗(yàn)的結(jié)果表明，在這種環(huán)境下奧氏體型不銹鋼有較高的耐腐蝕性能,。
奧氏體型不銹鋼在淡水和酸性河水中有*的耐腐蝕性能,，特別是其腐蝕膜對(duì)熱傳導(dǎo)的阻礙較小，所以在熱交換用途中廣泛使用不銹鋼管,。
4.鹽性水
鹽性水的腐蝕特點(diǎn)是經(jīng)常以點(diǎn)蝕的形式出現(xiàn),。對(duì)于不銹鋼，在很大程度上是由于鹽性水導(dǎo)致起耐腐蝕作用的鈍化膜局部破壞,。這些鋼發(fā)生點(diǎn)蝕的其他原因是附著于不銹鋼設(shè)備上的茗荷介和其他海水有機(jī)物可形成報(bào)送的濃差電池,。一旦形成，這些電池非?；钴S,，并且造成大量腐蝕和點(diǎn)蝕。在鹽性水高速流動(dòng)的情況下,，例如泵的葉輪,，奧氏體型不銹鋼的腐蝕通常是非常小的。
對(duì)使用不銹鋼管的冷凝器,，需保持水流速大于1.5m/s,，以使海水有機(jī)物和其他固體在管中集聚得zui少。對(duì)處理鹽性水的不銹鋼設(shè)備的結(jié)構(gòu),，在設(shè)計(jì)時(shí)是減少縫隙和使用厚壁部件,。
5.土壤
埋入土壤中的金屬，取決于天氣和其他因素,，處于隨時(shí)都在變化的復(fù)雜的狀態(tài)下,。實(shí)踐證明，奧氏體型不銹鋼一般具有*的耐大多數(shù)土壤腐蝕的性能,，而1Cr13和1Cr17則在很多土壤中要產(chǎn)生點(diǎn)蝕,。0Cr17Ni12Mo0不銹鋼在所有土壤的試驗(yàn)中*可以耐點(diǎn)蝕。
6.硝酸
含鉻不小于14%的鐵素型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼有*的耐硝酸腐蝕的性能,。1Cr17不銹鋼己廣泛用于硝酸工廠的加工設(shè)備,。然而,，由于0Cr18Ni9通常具有較好的成形性能和焊接性能，因此在上述用途中己大量取代了1Cr17不銹鋼.
其他奧氏體型不銹鋼的耐硝酸腐蝕性能與0Cr18Ni9相近,。0Cr17不銹鋼通常比0Cr18Ni9的腐蝕速率稍高,，并且較高的溫度和濃度對(duì)其有較大的有害影響。
如果對(duì)鋼進(jìn)行的熱處理不適當(dāng),，熱硝酸將使奧氏體和鐵素體型不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕,，因此，可用適當(dāng)?shù)臒崽幚韥?lái)預(yù)防這種類(lèi)型的腐蝕,，或者使用耐這種類(lèi)型腐蝕的不銹鋼,。
7.硫酸
標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼牌號(hào)很少用于硫酸溶液，因?yàn)槠淇墒褂玫姆秶苷?。在室溫條件下,，0Cr17Ni12Mo2不銹鋼（zui耐硫酸蝕的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)）在硫酸濃度小于15%?；虼笥?span lang="EN-US">85%時(shí)是耐腐蝕性的。然而在較高的濃度范圍,，通常使用碳鋼,。馬氏體和鐵素體型不銹鋼一般不耐硫酸溶液腐蝕。
如同硝酸的情況一樣,，如果對(duì)不銹鋼不進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，硫酸可造成晶間腐蝕。對(duì)于焊接后不能進(jìn)行熱處理的焊接結(jié)構(gòu),，應(yīng)使用低碳牌號(hào)00Cr19Ni10或00Cr17Ni14M02,，或穩(wěn)定化的牌號(hào)0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb不銹鋼.
8.磷酸
奧氏體型不銹鋼不銹鋼具有好的耐磷酸溶液腐蝕的性能，并廣泛用于磷酸的生產(chǎn)和處理設(shè)備,。在溫度zui高達(dá)107℃的各種濃度的情況下,，其具有有效的耐腐蝕性能。在溫度zui高約達(dá)95℃的情況下,，用0Cr17Ni12M02不銹鋼的設(shè)備可以很好地處理（達(dá)磷酸）“超過(guò)100%H3p04）,。
應(yīng)注意，氟化物或氯化物鹽類(lèi)微量雜質(zhì)有時(shí)存在于用濕法工藝生產(chǎn)的磷酸中,。酸中的這些鹵化物的存在可能對(duì)不銹鋼的耐腐蝕性能有有害的影響,。
馬氏體和鐵素體型不銹鋼的耐磷酸腐蝕性能顯著地比奧氏體不銹鋼要差，因此一般不用于這種酸,。
9.鹽酸
甚至在室溫,，各種濃度的鹽酸溶液都很快地腐蝕不銹鋼。因此在這種酸中不可能使用不銹鋼,。
10,、乙酸
奧氏體型不銹鋼一般有*的耐乙酸腐蝕的性能,，而馬氏體和鐵素體型不銹鋼對(duì)大多數(shù)耐乙酸腐蝕的用途是不適當(dāng)?shù)摹W氏體型不銹鋼在室溫*可以耐各種濃度乙酸的腐蝕,，在較高的溫度,，0Cr17Ni12Mo2和0Cr19Ni13M03比其他奧氏體型不銹鋼有更好的耐乙酸腐蝕性能。
11,、甲酸
在室溫情況下,，可以用任何奧氏體型不銹鋼*地處理甲酸。然而,，當(dāng)是熱的甲酸時(shí),，它可以很快地腐蝕不含鉬的不銹鋼，因此,，需要使用0Cr17Ni12M02和0Cr19Ni13M03,。在各種溫度下甲酸都會(huì)很快地腐蝕馬氏體和鐵素體型不銹鋼。
12,、草酸
一般情況下,，在室溫、zui高濃度至少為50%時(shí),，不銹鋼有好的耐草酸腐蝕的性能,。然而在較高的溫度，草酸溶液正如在室溫,、濃度為100%時(shí)一樣,，對(duì)所有的不銹鋼都會(huì)有相當(dāng)?shù)母g。
13,、乳酸
0Cr18Ni9不銹鋼在溫度zui高約達(dá)38℃時(shí)可用于乳酸貯存設(shè)備,。在較高的溫度，無(wú)鉬奧氏體型不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕,，所以?xún)?yōu)先選用 0Cr17Ni12M02和0Cr19Ni13M03,。馬氏體和鐵素體型不銹鋼一般來(lái)說(shuō)耐乳酸腐蝕的能力較低。
14,、堿
不銹鋼通常有較好的耐弱堿腐蝕的性能,，例如氫氧化銨。對(duì)于強(qiáng)堿,，如氫氧化鈉和氫氧化鉀,，在溫度zui高約為105℃、濃度zui高約為50%時(shí),，奧氏體型不銹鋼有好的耐腐蝕性能,，在較高的溫度和濃度，腐蝕速率可能變得顯著,。當(dāng)溫度高于常壓沸點(diǎn)（和稍低的溫度,，接近50%濃度）時(shí),，奧氏體型不銹鋼就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。
15,、鹽酸液
除在某些條件下的鹵化物溶液之外,，不銹鋼一般來(lái)說(shuō)有*的耐鹽酸溶液腐蝕的性能，對(duì)于酸性鹽,，不銹鋼的耐腐蝕性能在一定程度上必然受鹽水解所形成的特殊的酸的影響,。對(duì)于較高溫度的酸性鹽溶液，含鉬奧氏體型不銹鋼（0Cr17Ni12Mo2和0Cr19Ni13Mo3）通常比其他牌號(hào)不銹鋼耐腐蝕性能要好,。
在不銹鋼用于鹵化物溶液,，特別是氯化物溶液時(shí)，應(yīng)考慮到即使腐蝕速率一般較低,，但點(diǎn)蝕和（或）應(yīng)力腐蝕裂紋在一定條件下也可能產(chǎn)生,。盡管有很多在有氯化物的情況下使用不銹鋼取得*的效果（如食品加工設(shè)備和在相對(duì)低的溫度條件下流動(dòng)的海水）但必需分別考慮各種用途。點(diǎn)蝕或應(yīng)力腐蝕裂紋是否產(chǎn)生,，取決于環(huán)境和設(shè)備設(shè)計(jì)及操作等方面很多和因素,。
（二）腐蝕現(xiàn)象
1.點(diǎn)蝕
如前所述，不銹鋼*的耐腐蝕性能是由于在鋼的表面形成看不見(jiàn)的氧化膜,，使其成為是鈍態(tài)的,。該鈍化膜的形成是由于鋼暴露在大氣中時(shí)與氧反應(yīng)，或者是由于與其他含氧的環(huán)境接觸的結(jié)果,。如果鈍化膜被破壞，不銹鋼就將繼續(xù)腐蝕下去,。在很多情況下,，鈍化膜僅僅在金屬表面和局部地方被破壞，腐蝕的作用在于形成細(xì)小的孔或凹坑,，在材料表面產(chǎn)生無(wú)規(guī)律分布的小坑狀腐蝕,。
2.引起點(diǎn)蝕的因素
出現(xiàn)點(diǎn)蝕很可能是存在與去極劑化合的氯化物離子，不銹鋼等鈍態(tài)金屬的點(diǎn)蝕常起因于某些侵蝕性陰離子對(duì)鈍化膜的局部破壞,，保護(hù)有高耐腐蝕性能的鈍態(tài)通常需要氧化環(huán)境,，但正好這也是出現(xiàn)點(diǎn)蝕的條件。產(chǎn)生點(diǎn)蝕的介質(zhì)是在C1-,、Br-,、I-、Cl04-溶液中存在FE3+,、Cu2+,、Hg2+等重金屬離子或者含有H2O2、O2等的Na+,、Ca2+堿和堿土金屬離子的氯化物溶液,。
點(diǎn)蝕速率隨溫度升高而增加,。例如在濃度為4%-10%氯化鈉的溶液中，在90℃時(shí)達(dá)到點(diǎn)蝕造成的重量損失zui大,；對(duì)于更稀的溶液,，zui大值出現(xiàn)在較高的溫度。
3.防止點(diǎn)蝕的方法
①避免鹵素離子集中,。
②保證氧或氧化性溶液的均勻性,，攪拌溶液和避免有液體不流動(dòng)的小塊區(qū)域。
③或者提高氧的濃度,，或者去除氧,。
④增加pH值。與中性或酸性氯化物相比,，明顯堿性的氯化物溶液造成的點(diǎn)蝕較少,，或者*沒(méi)有（氫氧離子起防腐蝕劑的作用）。
⑤在盡可能低的溫度下工作,。
⑥在腐蝕性介質(zhì)中加入鈍化劑,。低濃度的硝酸鹽或鉻酸鹽在很多介質(zhì)中是有效的（抑制離子優(yōu)先吸咐在金屬表面上，因此防止了氯化物離子吸咐而造成腐蝕）,。
⑦采用陰極防腐,。有證據(jù)表明，用與低碳鋼,、鋁或鋅電隅合陰極保護(hù)的不銹鋼在海水中不會(huì)造成點(diǎn)蝕,。
含鉬2%-4%的奧氏體型不銹鋼具有良好的耐點(diǎn)蝕性能。使用含鉬奧氏體型不銹鋼可顯著減少點(diǎn)蝕或一般腐蝕,，腐蝕介質(zhì)例如氫化鈉溶液,、海水、亞硫酸,、硫酸,、磷酸和甲酸。
4.晶間腐蝕
含碳量超過(guò)0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼（不含鈦或鈮的牌號(hào)）,，如果熱處理不當(dāng)則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕,。這些鋼在425-815℃之間加熱時(shí)，或者緩慢冷卻通過(guò)這個(gè)溫度區(qū)間時(shí),，都會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕,。這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成zui鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感,。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時(shí),，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。
zui通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h為一個(gè)周期,，共5個(gè)周期,，每個(gè)周期測(cè)定重量損失。一般規(guī)定,，5個(gè)試驗(yàn)周期的平均腐蝕率應(yīng)不大于0.05mm/月,。
奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的晶間腐蝕可用如下方法預(yù)防：
①使用低碳牌號(hào)00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2，或穩(wěn)定的牌號(hào)0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb.使用這些牌號(hào)不銹鋼可防止焊接時(shí)碳化物沉淀出造成有害影響的數(shù)量,。
②如果面品結(jié)構(gòu)件小,，能夠在爐中進(jìn)行熱處理，則可在1040-1150℃進(jìn)行熱處理以溶解碳化鉻,，并且在425-815℃區(qū)間快速冷卻以防止瑞沉淀,。
焊接鐵素體不銹鋼在某些介質(zhì)中也可能出現(xiàn)晶間腐蝕。這是當(dāng)鋼從925℃以上快速冷卻時(shí),，碳化物或氧化物沉淀,，金屬晶格應(yīng)變?cè)斐傻模附雍筮M(jìn)行消除應(yīng)力熱處理可消除應(yīng)力并恢復(fù)耐腐蝕性能,。在1Cr17不銹鋼中加入超過(guò)8倍碳含量的鈦,，通常可減少焊接鋼結(jié)構(gòu)在一些介質(zhì)中的晶間腐蝕,。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的,。
5.應(yīng)力腐蝕裂紋
應(yīng)力腐蝕裂紋是靜應(yīng)力和導(dǎo)致裂紋與金屬脆化的腐蝕共同的作用。只有拉伸應(yīng)力造成這種形式的破壞,。事實(shí)上,，所有的金屬與合金（只有極少數(shù)的金屬除外）在某些環(huán)境中都易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，關(guān)于某些金屬的破壞是屬于“應(yīng)力腐蝕”或是屬于“氫脆”（例如高強(qiáng)度鋼在硫化氫中的裂紋）,，還存在一些不同的觀點(diǎn),。為了進(jìn)行討論，所有這樣的外界環(huán)境導(dǎo)致的破壞都包括在應(yīng)力腐蝕裂紋一類(lèi)中,。
硬化的（淬火和回火）馬氏體型不銹鋼在含有氯化物、熱氫氧化物或硝酸鹽,、或硫化氫溶液中對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋是敏感的,。對(duì)于奧氏體型不銹鋼，濃氯化物的氫氧化物溶液是造成應(yīng)力腐蝕裂紋的主要介質(zhì),。己證明,，另外幾種環(huán)境也會(huì)使奧氏體和馬氏體型不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。然而,，應(yīng)注意在很多這樣的環(huán)境中,，存在雜質(zhì)可能己經(jīng)造成了裂紋。
敏化的奧氏體型不銹鋼對(duì)晶間形式的應(yīng)力腐蝕裂紋是敏感的。如果敏感性嚴(yán)重和（或）應(yīng)力高,， 這種形式的裂紋可能在認(rèn)為是弱的環(huán)境中產(chǎn)生,。除非進(jìn)行了足夠的試驗(yàn)可以證明所遇到的環(huán)境不會(huì)造成晶間應(yīng)力腐蝕裂紋，否則絕不能將敏化和奧氏體型不銹鋼用于應(yīng)力狀態(tài)的用途,。
產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋破壞的環(huán)境通常是相當(dāng)復(fù)雜的,。例如。所涉及的應(yīng)力通常不僅僅是工作應(yīng)力,，而是這種應(yīng)力的由于制作,、焊接、或熱處理在金屬中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力組合,。這種情況常?？梢杂脤⒅谱骱蟮脑O(shè)備消除應(yīng)力的方法來(lái)減輕。同檔,，如上所述,，造成裂紋的腐蝕介質(zhì)經(jīng)常僅僅是正在處理的產(chǎn)物中的雜質(zhì)。在整體溶液中,，所存在的腐蝕介質(zhì)的數(shù)量可能沒(méi)有多到足以造成裂紋的程度,，但是在裂縫處或液體上面的飛濺區(qū)，介質(zhì)的局部濃度可能造成破壞,。
盡管己有了幾種通用的防止應(yīng)力腐蝕裂紋的方法,，但的方法還是選用能在該環(huán)境中耐應(yīng)力腐蝕裂紋的材料。因此,，在熱的氯化物環(huán)境中應(yīng)選用0Cr18Ni13Si4（美國(guó)AISLX M15）或鐵素體型不銹鋼,。在硫化氫環(huán)境中選用鐵素體和奧氏體型不銹鋼一般是適合的，而不能選用硬化的馬氏體型不銹鋼,。各種不銹鋼性能見(jiàn)表