不锈钢-耐腐蚀

主题

介绍
全面腐蚀
点蚀
等效数(PRE)
缝隙腐蚀
应力腐蚀开裂（SCC）
硫化物应力腐蚀开裂(SSC)
应力水平
环境
温度
晶间腐蚀
电偶腐蚀
接触腐蚀
钝化和酸洗

介绍

耐腐蚀是不锈钢应用的主要优点之一。然而，在某些情况下，不锈钢会受到某些类型的腐蚀，因此在为任何应用选择合适的钢等级时都应该采取预防措施。根据应用情况，腐蚀会导致以下几个问题:

• 点蚀或腐蚀产品可以通过影响装饰表面的光洁度而恶化产品的外观。
• 腐蚀导致生锈或水垢的形成，污染材料。这通常发生在食品加工系统中。
• 腐蚀降低了结构构件的横截面，造成结构强度的损失。
• 管道或储罐穿孔，导致气体或液体泄漏。
• 不锈钢会出现下列腐蚀现象之一:
• 接触腐蚀
• 电化学腐蚀
• 晶间腐蚀
• 应力腐蚀开裂
• 硫化物应力腐蚀开裂
• 缝隙腐蚀
• 点状腐蚀
• 全面腐蚀

全面腐蚀

腐蚀是通过溶解均匀去除材料的过程，例如，在含有强酸的化工厂中使用不锈钢。在这种情况下，材料的设计和寿命是基于已发表的数据。

关于金属逐渐去除的描述可从已公布的数据表中获得。此外，该列表还包括由几个组织提供的各种化学品的耐腐蚀性表格，大量的图表集合，以及不锈钢供应商和制造商发布的技术论文。

点蚀

在某些情况下——包括酸性条件、中等高温和高氯化物浓度——局部腐蚀会发生，导致管件和管道穿孔。这种腐蚀能穿透材料的横截面。含有大量铬、氮和钼的钢种具有很高的抗点蚀性。

等效数(PRE)

抗点蚀当量数(PRE)反映了不锈钢的抗点蚀速率。PRE的计算公式如下:

PRE = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N

点蚀需要认真对待，因为当钢的表面形成一个坑时，它将继续在周围地区发展。

可在实验室评估特定钢受到点蚀的趋势。已经设计了许多标准试验-其中最常见的是ASTM G48中给出的试验。如图1所示，可以绘制一个图表，给出可能发生点蚀的温度。

点蚀对特定钢的影响程度可以在实验室中确定。虽然已经制定了许多标准测试程序，但最常见的程序在ASTM G48中给出。图1显示了可能发生点蚀的温度。

图1-说明可能发生点腐蚀的温度

这张图是基于传统的氯化铁实验室测试。

缝隙腐蚀

不锈钢表面的氧化保护层决定了其耐腐蚀性能。然而，这一氧化层在某些条件下很容易损坏，例如在还原酸，或在具有还原气氛的某些燃烧机制中。部件的某些区域，如尖锐的可重入角或重叠的表面，有形成裂缝的趋势，促进腐蚀。

裂缝需要有足够的宽度，以允许腐蚀物进入，同时要窄，以确保腐蚀物留在其位置。因此，缝隙腐蚀通常发生在几微米宽的缝隙中，而不会发生在允许腐蚀物流通的树丛中。这个问题可以通过避免裂缝的形成或保持裂缝张开来解决。缝隙腐蚀类似于点腐蚀，抗一种腐蚀的合金也能抗另一种腐蚀。与点蚀相比，缝隙腐蚀在较低的温度下发生。

应力腐蚀开裂（SCC）

不锈钢在应力和腐蚀环境下会受到快速和非常严重的腐蚀。应力可以是拉伸的，由施加载荷产生，或由制造方法产生的残余应力。最具破坏性的环境是高温下的氯环境。奥氏体组钢更普遍地受到氯化物腐蚀的影响。另一方面，双相不锈钢比奥氏体不锈钢更抗应力腐蚀开裂(SCC)。铁素体级不含SCC。

已经发现，在某些情况下，对处于危险中的材料施加压应力可以提高抗SCC能力。这可以通过喷丸强化材料表面，或通过退火表面以减轻拉伸应力来实现。

在某些条件下，氯化物应力腐蚀失效发生在较低的温度30至40°C。这种故障发生在室内氯化泳池上方温暖潮湿的环境中，在那里，不锈钢固定装置经常用来悬挂通风管道等物品。也有报道称，在氯含量低至10ppm的高温下，应力腐蚀导致的故障。

硫化物应力腐蚀开裂(SSC)

抗硫化物应力腐蚀开裂的材料对于石油和天然气工业应用至关重要。硫化物的应力腐蚀开裂是由于氯化物和硫化氢的共同作用、拉应力的存在以及与温度的非线性关系引起的。

硫化物应力腐蚀开裂的三个主要因素是应力水平、环境和温度。

应力水平

在某些情况下，在每种材料中都能观察到阈值应力。一些报告显示，随着H2S浓度的增加，阈值应力持续降低。根据NACE关于硫化环境的规范MR0175，普通奥氏体等级的最大硬度限制在22HRC，以避免硫化应力腐蚀开裂。

环境

硫化氢、氯化物和pH值是硫化物应力腐蚀开裂的主要原因。

温度

氯化物的浓度随着温度的升高而增加，而氢的影响则随着其在铁氧体基体中的迁移率的增加而减小。因此，可在60-100°C范围内观察到最大敏感性。焊缝处的热着色、冷加工、表面状况和铁素体数量是促进硫化物应力腐蚀开裂的一些观察到的次要因素。

晶间腐蚀

晶间腐蚀是由碳化物析出等缺陷组织引起的快速局部腐蚀过程。将奥氏体钢暴露在425 ~ 850°C的温度下一段时间，或将钢加热到高温，然后缓慢冷却，沿着钢的晶界会形成碳化铬颗粒。欧洲杯猜球平台这就恶化了金属表面的周围环境，从而降低了钢的耐腐蚀性。在这种情况下，钢被称为“敏化”钢。

碳化物析出通常取决于时间、温度和碳含量。最关键的温度范围约为700°C，在此温度下，0.06%的碳钢倾向于在2分钟内析出碳化物。经过碳化物析出的钢可通过加热至1000°C以上，然后进行水淬回收，以将铬和碳保留在溶液中，从而防止碳化物的形成。然而，这种处理不适用于焊接或加热结构，因此必须设计特殊的钢种以避免此问题。此类特殊牌号为321级钛稳定牌号和347级铌稳定牌号。

使用超低碳等级，如304L和316L，是克服晶间腐蚀的另一种方法。这些牌号的碳含量极低，因此它们对碳化物的析出有更强的抵抗力。

敏化奥氏体不锈钢在大多数环境中无晶间腐蚀，如碱性盐溶液、室温下的冰醋酸和淡水。还应注意的是，不锈钢的高温强度不受晶界碳化物的影响。用于高温应用的牌号通常含有高碳含量，这反过来提高了它们的抗蠕变性和高温强度。

电偶腐蚀

电偶腐蚀是一种电化学过程，涉及到电流的流动。它是由于两种不同的金属在导电液体中接触而产生的电偶效应而发生的。以下是电偶腐蚀的三个主要条件:

• 金属的表面应该用电解液连接起来。
• 两种不同的金属必须电接触。
• 在电系上，两种金属应彼此分离。

图2-说明在流动的海水中金属的电系

避免混合金属制造可以防止电偶腐蚀。然而，这在实际中是不可能的，因此，为了防止电偶腐蚀，通常建议切断金属之间的电接触。通过使用橡胶或塑料垫圈或套筒，或使用保护罩或排放电解液，可以切断电接触。

电偶腐蚀效应也是基于不同金属的区域。如果不那么贵重的材料的面积比贵重的材料的面积大，则其腐蚀作用可以忽略不计。相比之下，大面积贵金属与小面积贵金属的接触会增加电偶腐蚀的速率。例如，铝板一般都是用不锈钢螺丝固定的，但是铝螺丝固定在大面积的不锈钢上，往往腐蚀速度很快。

接触腐蚀

这种类型的腐蚀结合了电偶腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀，并且它发生在碳钢等微小的外来颗粒留在不锈钢表面的地方。欧洲杯猜球平台接触腐蚀发生在原电池是阳极性质，因此它倾向于迅速腐蚀，导致点腐蚀的形成。这种类型的腐蚀最常见的原因是由于磨削碳钢或使用被碳钢污染的工具而形成的碎屑。

至关重要的是，所有储存或处理不锈钢的仓库和车间必须采取预防措施，以防止这个潜在的问题。可以使用地毯条、木材或保护性塑料防止不锈钢和碳钢存储架之间的接触。起重机、吊具和叉车是其他需要保护的操作工具。清洁的织物吊带通常被认为是一个有用的选择。

钝化和酸洗

使用硝酸和氢氟酸的混合物进行酸洗，或使用稀硝酸进行钝化，可用于去除不锈钢表面因碳钢碎屑而产生的污染。