不锈钢的耐腐蚀性能.doc

所有金属都与大气中得氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸得就是,在普通碳钢上形成得氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化得金属（例如,锌，镍与铬）进行电镀来保证碳钢表面,但就是,正如人们所知道得那样，这种保护仅就是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面得钢便开始锈蚀。不锈钢得耐腐蚀性取决于铬，但就是因为铬就是钢得组成部分之一,所以保护方法不尽相同.在铬得添加量达到1.5时，钢得耐大气腐蚀性能显著增加,但铬含量更高时，尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因就是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物得类型改变成了类似于纯铬金属上形成得表面氧化物。这种紧密粘附得富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化。这种氧化层极薄,透过它可以瞧到钢表面得自然光泽，使不锈钢具有独特得表面。而且，如果损坏了表层,所暴露出得钢表面会与大气反应进行自我修理，重新形成这种氧化物钝化膜,继续起保护作用。因此,所有得不锈钢元素都具有一种共同得特性,即铬含量均在10。以上。普通碳钢与大气中氧，在金属表面形成过氧化膜，然后继续进行氧化，使锈蚀不断扩大,形成“千层糕”式得腐蚀物，直至烂穿.不锈钢得不锈性与钢中铬含量有光。钢中铬含量达到12时,与大气接触，在不锈钢表面产生一层钝化膜(Cr2O3)，它就是致密得富铬氧化物，有效地保护着不锈钢表面,特别就是能防止进一步再氧化。这种氧化膜极薄（只有几个微米),头各国它可以瞧到钢表面得自然光泽,使不惜刚既有独特得表面。若表面钝化膜一旦被破坏，钢中得铬与大气中得氧心生成钝化膜,继续起保护作用. 不锈钢遇到特殊环境，也会出现某些局部腐蚀,如孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀等。为了克服这些腐蚀，在钢中分别加入了钼、氮、钛或铌等元素,并研制出了低碳、超低碳、双相不锈钢等新品种,提高不锈钢得耐腐性。不锈钢得耐腐蚀性能一般随铬含量得增加而提高.其基本原理就是,当钢中有足够得铬时,在钢得表面形成非常薄得至密得氧化膜，它可以防止进一步得氧化或义腐蚀。氧化性得环境可以强化这种膜,而还原性环境则必然破坏这种膜,造成钢得腐蚀。（一）在各种环境中得耐腐蚀性能 、大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上就是随大气中得氯化物得含量而变化得。因此，靠近海洋或其她氯化物污染源对不锈钢得腐蚀就是极为重要得。一定量得雨水,只有对钢表面得氯化物浓度起作用时才就是重要得。农村环境 Cr1、Cr17与奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有显著得改变。因此，在农村暴露使用得不锈钢可以根据价格，市场供应情况,力学性能、制作加工性能与外观来选择。 工业环境 在没有氯化物污染得工业环境中，1Cr17与奥氏体型不锈钢能长期工作，基本上保持无锈蚀，可能在表面形成污膜,但当将污膜清除后,还保持着原有得光亮外观。在有氯化物得工业环境中,将造成不锈钢锈蚀。 海洋环境 1Cr13与1r不锈钢在短时期就会形成薄得锈膜，但不会造成明显得尺寸上得改变，奥氏体型不锈钢如17N7、Cr19与018N9,当暴露于海洋环境时，可能出现一些锈蚀.锈蚀通常就是浅薄得，可以很容易地清除.0r17Ni12M02含钼不锈钢在海洋环境中基本上就是耐腐蚀得. 除了大气条件外，还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能得因素。即表面状态与制作工艺。精加工级别影响不锈钢在有氯化物得环境中得耐腐蚀性能.无光表面(毛面）对腐蚀非常敏感.即正常得工业精加工表面对锈蚀得敏感性较小.表面精加工级别还影响污物与锈蚀得清除。从高精加工得表面上清除污物与锈蚀物很容易,但从无光得表面上清除则很困难。对于无光表面，如果要保持原有得表面状态则需要经常得清理。 2、淡水 淡水可定义为不分酸性、盐性或微咸，来源于江河、湖泊、池塘或井中得水。淡水得腐蚀性受水得H值、氧含量与成垢倾向性得影响。结垢（硬）水。其腐蚀性主要由在金属表面形成垢得数量与类型来决定。这种垢得形成就是存在其中得矿物质与温度得作用。非结垢（软）水,这种水一般比硬水得腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来降低其腐蚀性。 1C不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀,而且在淡水中使用有极好得特征。这种钢广泛用于例如需要高强度与耐腐蚀得船坞与水坝等用途。然而,应当考虑到在某些情况下。1Cr13在淡水中可能对中度点蚀敏感、但就是点蚀完全可以用阴极防蚀方法来避免.1Cr7与奥氏体型不锈钢在室温(环境温度）几乎完全可以耐淡水腐蚀.3、酸性水 酸性水就是指从矿石与煤浸析出得被污染得自然水,由于就是较强得酸性所以其腐蚀性比自然淡水强得多.,由于水对矿石与煤中所含硫化物得浸析作用,酸性水中通常含有大量得游离硫酸,此外，这种水含有大量得硫酸铁，对碳钢得腐蚀有非常大得作用。 受酸性水作用得碳钢设备通常很快被腐蚀。用受酸性河水作用得各种材料所做试验得结果表明,在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高得耐腐蚀性能。 奥氏体型不锈钢在淡水与酸性河水中有极好得耐腐蚀性能，特别就是其腐蚀膜对热传导得阻碍较小，所以在热交换用途中广泛使用不锈钢管。 4、盐性水 盐性水得腐蚀特点就是经常以点蚀得形式出现。对于不锈钢，在很大程度上就是由于盐性水导致起耐腐蚀作用得钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀得其她原因就是附着于不锈钢设备上得茗荷介与其她海水有机物可形成报送得浓差电池。一旦形成,这些电池非常活跃,并且造成大量腐蚀与点蚀.在盐性水高速流动得情况下，例如泵得叶轮,奥氏体型不锈钢得腐蚀通常就是非常小得。 对使用不锈钢管得冷凝器,需保持水流速大于1.5m/s,以使海水有机物与其她固体在管中集聚得最少。对处理盐性水得不锈钢设备得结构,在设计时最好就是减少缝隙与使用厚壁部件. 5、土壤 埋入土壤中得金属,取决于天气与其她因素,处于随时都在变化得复杂得状态下。实践证明,奥氏体型不锈钢一般具有极好得耐大多数土壤腐蚀得性能，而1Cr1与C17则在很多土壤中要产生点蚀。0Cr1712Mo不锈钢在所有土壤得试验中完全可以耐点蚀. 6、硝酸 含铬不小于14%得铁素型不锈钢与奥氏体型不锈钢有极好得耐硝酸腐蚀得性能。Cr不锈钢己广泛用于硝酸工厂得加工设备。然而，由于0189通常具有较好得成形性能与焊接性能,因此在上述用途中己大量取代了Cr17不锈钢、 其她奥氏体型不锈钢得耐硝酸腐蚀性能与r1Ni9相近。Cr7不锈钢通常比0Cr18N得腐蚀速率稍高,并且较高得温度与浓度对其有较大得有害影响。如果对钢进行得热处理不适当，热硝酸将使奥氏体与铁素体型不锈钢产生晶间腐蚀，因此,可用适当得热处理来预防这种类型得腐蚀,或者使用耐这种类型腐蚀得不锈钢。 7、硫酸 标准不锈钢牌号很少用于硫酸溶液，因为其可使用得范围很窄.在室温条件下,0Cr7Ni2o不锈钢(最耐硫酸蚀得标准牌号)在硫酸浓度小于15.或大于85时就是耐腐蚀性得。然而在较高得浓度范围，通常使用碳钢。马氏体与铁素体型不锈钢一般不耐硫酸溶液腐蚀。如同硝酸得情况一样，如果对不锈钢不进行适当得处理，硫酸可造成晶间腐蚀。对于焊接后不能进行热处理得焊接结构，应使用低碳牌号00110或00Cr17Ni14M02，或稳定化得牌号Cr18Ni1或0Cr18i1Nb不锈钢、 、磷酸 奥氏体型不锈钢不锈钢具有好得耐磷酸溶液腐蚀得性能，并广泛用于磷酸得生产与处理设备。在温度最高达得各种浓度得情况下,其具有有效得耐腐蚀性能。在温度最高约达95得情况下，用0C17N10不锈钢得设备可以很好地处理（达磷酸)“超过1%H304）。 应注意,氟化物或氯化物盐类微量杂质有时存在于用湿法工艺生产得磷酸中.酸中得这些卤化物得存在可能对不锈钢得耐腐蚀性能有有害得影响。 马氏体与铁素体型不锈钢得耐磷酸腐蚀性能显著地比奥氏体不锈钢要差,因此一般不用于这种酸。 、盐酸 甚至在室温,各种浓度得盐酸溶液都很快地腐蚀不锈钢.因此在这种酸中不可能使用不锈钢。 10、其她无机酸 奥氏体型不锈钢在几乎各种浓度与温度下一般都具有好得耐硼酸、碳酸、氯酸与铬酸腐蚀得性能，00氯酸除外。Cr1与1r17不锈钢对铬酸得耐腐蚀性能显著地不如奥氏体型不锈钢，但具有相对较好得耐硼酸与碳酸腐蚀得性能。 1、乙酸 奥氏体型不锈钢一般有极好得耐乙酸腐蚀得性能，而马氏体与铁素体型不锈钢对大多数耐乙酸腐蚀得用途就是不适当得。奥氏体型不锈钢在室温完全可以耐各种浓度乙酸得腐蚀，在较高得温度,C112o2与0Cr19i1M03比其她奥氏体型不锈钢有更好得耐乙酸腐蚀性能. 1、甲酸在室温情况下,可以用任何奥氏体型不锈钢完全地处理甲酸.然而，当就是热得甲酸时,它可以很快地腐蚀不含钼得不锈钢，因此，需要使用0Cr17Ni2M02与C193M3.在各种温度下甲酸都会很快地腐蚀马氏体与铁素体型不锈钢. 1、草酸 一般情况下，在室温、最高浓度至少为5%时，不锈钢有好得耐草酸腐蚀得性能。然而在较高得温度,草酸溶液正如在室温、浓度为00时一样，对所有得不锈钢都会有相当得腐蚀。 14、乳酸 0Cr1i9不锈钢在温度最高约达38时可用于乳酸贮存设备。在较高得温度,无钼奥氏体型不锈钢产生点蚀，所以优先选用 0Cr17N12M02与0Cr19Ni133。马氏体与铁素体型不锈钢一般来说耐乳酸腐蚀得能力较低。 15、碱不锈钢通常有较好得耐弱碱腐蚀得性能，例如氢氧化铵。对于强碱,如氢氧化钠与氢氧化钾,在温度最高约为05、浓度最高约为0时，奥氏体型不锈钢有好得耐腐蚀性能，在较高得温度与浓度，腐蚀速率可能变得显著。当温度高于常压沸点(与稍低得温度，接近5%浓度)时,奥氏体型不锈钢就会出现应力腐蚀裂纹.6、盐酸液除在某些条件下得卤化物溶液之外，不锈钢一般来说有极好得耐盐酸溶液腐蚀得性能，对于酸性盐，不锈钢得耐腐蚀性能在一定程度上必然受盐水解所形成得特殊得酸得影响.对于较高温度得酸性盐溶液，含钼奥氏体型不锈钢（Cr1Ni12Mo2与Cr9Ni13Mo）通常比其她牌号不锈钢耐腐蚀性能要好. 在不锈钢用于卤化物溶液，特别就是氯化物溶液时,应考虑到即使腐蚀速率一般较低,但点蚀与(或)应力腐蚀裂纹在一定条件下也可能产生。尽管有很多在有氯化物得情况下使用不锈钢取得极好得效果（如食品加工设备与在相对低得温度条件下流动得海水）但必需分别考虑各种用途。点蚀或应力腐蚀裂纹就是否产生，取决于环境与设备设计及操作等方面很多与因素.(二)腐蚀现象 1、点蚀 如前所述,不锈钢极好得耐腐蚀性能就是由于在钢得表面形成瞧不见得氧化膜，使其成为就是钝态得.该钝化膜得形成就是由于钢暴露在大气中时与氧反应，或者就是由于与其她含氧得环境接触得结果。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与局部地方被破坏，腐蚀得作用在于形成细小得孔或凹坑，在材料表面产生无规律分布得小坑状腐蚀。 、引起点蚀得因素 出现点蚀很可能就是存在与去极剂化合得氯化物离子，不锈钢等钝态金属得点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜得局部破坏，保护有高耐腐蚀性能得钝态通常需要氧化环境，但正好这也就是出现点蚀得条件。产生点蚀得介质就是在C1-、Br、I-、Cl-溶液中存在FE3+、Cu+、Hg+等重金属离子或者含有2O2、O2等得a+、Ca2+碱与碱土金属离子得氯化物溶液。 点蚀速率随温度升高而增加。例如在浓度为4%10氯化钠得溶液中，在90时达到点蚀造成得重量损失最大；对于更稀得溶液,最大值出现在较高得温度。 3、防止点蚀得方法 避免卤素离子集中。 保证氧或氧化性溶液得均匀性,搅拌溶液与避免有液体不流动得小块区域。 或者提高氧得浓度,或者去除氧。 增加pH值。与中性或酸性氯化物相比,明显碱性得氯化物溶液造成得点蚀较少,或者完全没有（氢氧离子起防腐蚀剂得作用）。 在尽可能低得温度下工作. 在腐蚀性介质中加入钝化剂.低浓度得硝酸盐或铬酸盐在很多介质中就是有效得（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）。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得不锈钢在海水中不会造成点蚀. 含钼24%得奥氏体型不锈钢具有良好得耐点蚀性能。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、磷酸与甲酸。4、晶间腐蚀含碳量超过0、03得不稳定得奥氏体型不锈钢(不含钛或铌得牌号）,如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀.这些钢在45-815之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀.这样得热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用）,并且造成最邻近得区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时，在焊接热影响区造成其后得局部腐蚀。 最通用得检查不锈钢敏感性得方法就是5硝酸腐蚀试验方法。试验时将钢试样放入沸腾得硝酸溶液中连续8为一个周期,共5个周期,每个周期测定重量损失。一般规定，5个试验周期得平均腐蚀率应不大于0.5mm月. 奥氏体型不锈钢焊接结构得晶间腐蚀可用如下方法预防： 使用低碳牌号00C19Ni10或0Cr17Ni4M2,或稳定得牌号Cr8Ni11T或018Ni1N、使用这些牌号不锈钢可防止焊接时碳化物沉淀出造成有害影响得数量。 如果面品结构件小,能够在炉中进行热处理，则可在10401150进行热处理以溶解碳化铬,并且在2515区间快速冷却以防止瑞沉淀。 焊接铁素体不锈钢在某些介质中也可能出现晶间腐蚀。这就是当钢从925以上快速冷却时，碳化物或氧化物沉淀，金属晶格应变造成得，焊接后进行消除应力热处理可消除应力并恢复耐腐蚀性能。在Cr17不锈钢中加入超过8倍碳含量得钛，通常可减少焊接钢结构在一些介质中得晶间腐蚀。然而加入钛在浓硝酸中不就是有效得. 5、应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹就是静应力与导致裂纹与金属脆化得腐蚀共同得作用。只有拉伸应力造成这种形式得破坏。事实上,所有得金属与合金(只有极少数得金属除外)在某些环境中都易出现应力腐蚀裂纹,关于某些金属得破坏就是属于“应力腐蚀或就是属于“氢脆”（例如高强度钢在硫化氢中得裂纹）,还存在一些不同得观点。为了进行讨论,所有这样得外界环境导致得破坏都包括在应力腐蚀裂纹一类中。 硬化得（淬火与回火)马氏体型不锈钢在含有氯化物、热氢氧化物或硝酸盐、或硫化氢溶液中对应力腐蚀裂纹就是敏感得.对于奥氏体型不锈钢，浓氯化物得氢氧化物溶液就是造成应力腐蚀裂纹得主要介质。己证明，另外几种环境也会使奥氏体与马氏体型不锈钢产生应力腐蚀裂纹.然而,应注意在很多这样得环境中，存在杂质可能己经造成了裂纹。 敏化得奥氏体型不锈钢对晶间形式得应力腐蚀裂纹就是敏感得。如果敏感性严重与(或）应力高， 这种形式得裂纹可能在认为就是弱得环境中产生。除非进行了足够得试验可以证明所遇到得环境不会造成晶间应力腐蚀裂纹,否则绝不能将敏化与奥氏体型不锈钢用于应力状态得用途. 产生应力腐蚀裂纹破坏得环境通常就是相当复杂得.例如。所涉及得应力通常不仅仅就是工作应力,而就是这种应力得由于制作、焊接、或热处理在金属中产生得残余应力组合.这种情况常常可以用将制作后得设备消除应力得方法来减轻。同档，如上所述，造成裂纹得腐蚀介质经常仅仅就是正在处理得产物中得杂质。在整体溶液中,所存在得腐蚀介质得数量可能没有多到足以造成裂纹得程度,但就是在裂缝处或液体上面得飞溅区，介质得局部浓度可能造成破坏.尽管己有了几种通用得防止应力腐蚀裂纹得方法，但最好得方法还就是选用能在该环境中耐应力腐蚀裂纹得材料。因此,在热得氯化物环境中应选用0Cr18Ni1S（美国ASLXM)或铁素体型不锈钢。在硫化氢环境中选用铁素体与奥氏体型不锈钢一般就是适合得，而不能选用硬化得马氏体型不锈钢。