不锈钢的腐蚀现象及影响因素()

2，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（主要是铬在氧化性介质中 生成的氧化膜）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，一旦 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。
4 . 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，特别 MgCl2最易引起 应力腐蚀破裂，不同氯化物的腐蚀作用是按 Mg2+、Fe3+、 Ca3+、Na3+、Li3+等离子的顺序递减的。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。残余应力的影响。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。合 金元素的影响。镍、硅元素能提高奥氏体不锈钢在 MgCl 溶液中抗应力腐蚀破裂性能；氮、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 . 1 应力腐蚀产生的原因 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。
1，前言 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，而耐热钢则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。下面分别介绍上述各种腐蚀 产生的原因及影响因素。
2 . 1 点蚀产生的原因 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。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， 二是侵蚀性的卤化物阴离子达到某一浓度。
5.2 影响晶间腐蚀的因素 碳（C ）元素的影响。含碳量愈高，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（C r ）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。镍 （N i ）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 M C 的析出和成长速度，因此镍是 加速晶间腐蚀的元素。钛（T i ）和铌（N b ）的影响。钛 和铌与碳的亲和力较强，能够生成稳定的 T i C 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。热处理制度的影响。 由于碳和铬的扩散速率不同，晶间腐蚀倾向受加热温度和 加热时间两个因素的影响。图 5.2 为 1Cr18Ni9 铬镍不锈 钢晶间腐蚀倾向与温度和时间的关系。
不锈钢的腐蚀现象及影响因素
路永力 抚顺市诚信石化工程建设监理公 司 113006 王惠辰 抚顺投资工程管理中心 113006
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，此材料不但不能有效的 抵抗腐蚀，而且还会出现诸如点蚀、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。本文分别介 绍以上各种腐蚀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。 关键词：不锈钢；腐蚀
4 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。
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参考文献 （1）宋涛哲 《腐蚀电化学研究方法》 化学工业出版社 1988 年 12 月 76～79 页 （2）傅积和 《化纤化工设备防腐蚀》 纺织工业出版社 1985 年 3 月 11～17 页 （3）周静妤 《防腐技术》 化学工业出版社 1988 年 12 月 17～47 页 （4）冈毅民 《中国不锈钢腐蚀手册》 1992 年 6 月 冶金工业出版社 189～229 页 （5）邵祖光 《炼油厂设备加热炉设计手册》第四分篇 中石化规划院 141～142页 （6）左景伊 《腐蚀数据手册》 1985 年 8 月 化学工业出版社 19～ 29 页 （7）史美堂 《金属材料及热处理》 上海科学技术出版社 1985 年 10 月 31～33页
5 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 ，并在高 温环境下由于晶界合金元素的贫化，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 毫 米处可被加热到 400～910℃，这就是所谓的晶间腐蚀敏 化区，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。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。
可以看出，产生晶间腐蚀 倾向是在一定的温度范围 内，并和加热时间有关。 在某一段温度范围内会产 生晶间腐蚀倾向，若加热 时间短，则碳化物来不及 析出，若加热时间长，则 因铬的扩散使含量成分趋 于均匀，这样都不会形成 晶间腐蚀倾向。
6，结语 上述介绍不锈钢的各种腐蚀产生原因和防 腐措施，都是基于单一腐蚀机理而言的。 在工程的实际应用过程中，往往同时存在 两种或两种以上的腐蚀机理，所以在不锈 钢的选材时要充分考虑各类腐蚀的综合影 响结果，合理选材。
3 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。 3 . 1 缝隙腐蚀产生的原因 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。
5.1 晶间腐蚀产生的原因 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 M2 3C6，M7C3（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。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。