關(guān)鍵詞：304不銹鋼，316不銹鋼，304L不銹鋼，不銹鋼腐蝕，不銹鋼局部腐蝕

腐蝕是金屬的三大主要失效方式之一。在較為苛刻的環(huán)境常常選用不銹鋼來(lái)抑制金屬的腐蝕。然而，工程師們發(fā)現(xiàn)：即使選用了不銹鋼，構(gòu)件在某些情況下仍然會(huì)發(fā)生腐蝕。當(dāng)不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕以后，很多工程師便束手無(wú)策。很多工程師在選用不銹鋼材料的時(shí)候，存在認(rèn)識(shí)誤區(qū)，這個(gè)誤區(qū)便是不銹鋼耐蝕甚至不發(fā)生腐蝕。曾記得有一句話這樣說(shuō)：男兒有淚不輕彈，只因未到傷心處。這句話用在不銹鋼腐蝕也不為過(guò)，不銹鋼也不是不腐蝕，只是因?yàn)槲从龅礁�加苛刻的腐蝕環(huán)境。這里就著重談一談不銹鋼的局部腐蝕問(wèn)題，希望能夠給一些現(xiàn)場(chǎng)工程解除一些這方面的疑惑。

對(duì)于含鉻鎳的不銹鋼材料來(lái)說(shuō)，腐蝕有兩種主要形式：一種是均勻腐蝕，另一種是局部腐蝕。在海洋大氣中的鐵銹就是一種一般或均勻腐蝕的典型例子。此處金屬在其整個(gè)表面上均勻地被腐蝕。在這種情況下，鋼表面形成疏松層，這層腐蝕產(chǎn)物很容易去除。均勻腐蝕是一種最容易處理的腐蝕形式，因?yàn)楣こ處熆梢远�量地確定金屬的腐蝕率并可精確地預(yù)測(cè)金屬的使用壽命。因此，均勻腐蝕是一種遭受詬病最小的腐蝕形式。它雖然帶來(lái)腐蝕破壞，但可預(yù)測(cè)也可控制。

  然而，局部腐蝕的發(fā)生經(jīng)常令很多工程師措手不及。這是因?yàn)�，局部腐蝕引起的破壞是很難預(yù)測(cè)的，設(shè)備的壽命也不能精確地計(jì)算。其中最討厭的點(diǎn)蝕，它是金屬局部腐蝕中最難對(duì)付的一種。因?yàn)榍Ю镏�堤，潰于蟻穴。這所謂的點(diǎn)蝕，就是千里之堤上的蟻穴。

  在金屬發(fā)生腐蝕的過(guò)程中，會(huì)同時(shí)在電極上發(fā)生兩種反應(yīng)，一種是陰極反應(yīng)，在陰極上非金屬被還原，非金屬得電子，化合價(jià)降低。另一種是陽(yáng)極反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)發(fā)生時(shí)，金屬失去電子，化合價(jià)上升，金屬離子從金屬表面脫離。筆者想說(shuō)的是，金屬的腐蝕取決于腐蝕阻力****的反應(yīng)。因此，這也為解決金屬腐蝕問(wèn)題提供了一個(gè)主要指導(dǎo)思想。

利用陰極和陽(yáng)極關(guān)系進(jìn)行的耐蝕設(shè)計(jì)。如果某一大的陰極面與某一小的陽(yáng)極面相連接時(shí)，陽(yáng)極和陰極之間即會(huì)產(chǎn)生大的電流流動(dòng)。這種情況必須避免。另一方面，當(dāng)我們將情況顛倒一下，即讓某一大的陽(yáng)極面與小的陰極面相連接時(shí)，兩種金屬之間則會(huì)產(chǎn)生小的電流流動(dòng)。這種情況是我們所期望的。我們將位于某一容器或槽中的焊接金屬接點(diǎn)設(shè)計(jì)為陰極。緊固件裝置是這樣設(shè)計(jì)的，即將陰極緊固件（小面積）與陽(yáng)極件（大面積）連接在一起。此概念的例子是將鋼板用銅鉚釘鉚接在一起并暴露在流動(dòng)速度低的海水中。銅質(zhì)固定件為小的陰極面，而鋼板為大的陽(yáng)極面。這種設(shè)計(jì)是非常便利的，而且可產(chǎn)生良好的相容性。

  點(diǎn)蝕問(wèn)題。點(diǎn)蝕在金屬表面沒(méi)有縫隙出現(xiàn)的情況下也可以產(chǎn)生。點(diǎn)蝕的發(fā)生可能來(lái)自于兩方面因素：環(huán)境中的氯離子和微觀組織或成分的不均勻性。特殊的腐蝕劑如氯化物的濃度達(dá)到一定程度后會(huì)造成不銹鋼的點(diǎn)蝕。如果因?yàn)槊艋�等原因�(qū)е虏讳P鋼中微觀組織不均勻或鉻、鎳含量不均勻，甚至達(dá)不到抗點(diǎn)蝕的能力時(shí)，也會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。金屬表面上的缺陷也會(huì)引起點(diǎn)蝕。例如，在不銹鋼或鎳合金保護(hù)性氧化層中的某個(gè)缺陷。點(diǎn)蝕可通過(guò)采用抗腐蝕能力高的合金或消除引起點(diǎn)蝕的化學(xué)元素的方法來(lái)防止。控制金屬點(diǎn)蝕的另一個(gè)方面是消除環(huán)境介質(zhì)中的陰極反應(yīng)物，通常除氧會(huì)有較好的效果。隨著坑的底部趨于陽(yáng)極化，坑或縫隙的周圍區(qū)趨于陰極化，于是電池電流的關(guān)系即被形成。當(dāng)坑或縫隙中的腐蝕進(jìn)一步擴(kuò)展時(shí)，則變?yōu)樽源呋�反�?yīng)。三價(jià)鐵離子與氯離子作用形成氯化鐵。該反應(yīng)不斷重復(fù)并快速產(chǎn)生金屬穿孔現(xiàn)象。點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕是一種非常危險(xiǎn)的腐蝕形式，因?yàn)樗�高度局部化并能快速造成金屬的穿透破壞�?span style="color:#64451D;">（http://www.jp99re.com）

垢下腐蝕問(wèn)題。正好在沉淀物下面或縫隙內(nèi)，溶液中的氧含量是低的，在縫隙的外面大量溶液中的氧含量很高，這就建立了一個(gè)電池，其沉淀物下或縫隙中是陽(yáng)極而其外面是陰極。含氯化物介質(zhì)的縫隙的內(nèi)部，pH 值下降而氯化物濃集。這種酸性氯化物條件導(dǎo)致腐蝕加快并且是自動(dòng)起媒介作用的。接著便發(fā)生了嚴(yán)重的局部腐蝕。這種腐蝕形式的例子：當(dāng)一個(gè)不銹鋼緊固件放置在一塊不銹鋼鋼板上并暴露于含氯化物的水中時(shí)產(chǎn)生�？p隙腐蝕可以在螺栓頭或墊圈作為陽(yáng)極區(qū)時(shí)發(fā)生。防止沉淀物和結(jié)垢生成或使用高合金含量的材料將有助于減少縫隙腐蝕。

  剝落腐蝕。在此情況下，金屬表面上形成疏松、片狀的腐蝕層。即使低速流動(dòng)也會(huì)將腐蝕物的疏松層很容易地除去。于是，新的未腐蝕的金屬又被暴露出來(lái)，從而將形成許多另外的片狀層。再一次重復(fù)，這些片狀層被很容易地除去并且過(guò)程在繼續(xù)進(jìn)行著。使用不易起化學(xué)反應(yīng)的合金可以避免剝落腐蝕。

  晶間腐蝕。出現(xiàn)于某些特殊的合金中，通常當(dāng)它們?cè)诤附踊驘崽幚砥陂g加熱到其敏感溫度區(qū)時(shí)即可能會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。當(dāng)諸如某些不銹鋼合金加熱到425～870℃時(shí)，鉻的碳化物即會(huì)在晶粒邊界析出。導(dǎo)致碳化物附近出現(xiàn)貧鉻區(qū)同時(shí)影響晶界區(qū)的鈍化性。在特殊介質(zhì)中，如硝酸或高溫水中，可能出現(xiàn)低鉻區(qū)的溶蝕現(xiàn)象。晶粒是以一種砂糖似的表面出現(xiàn)的，當(dāng)用一取樣器擦過(guò)時(shí)，它們很容易被擦掉。不銹鋼和鎳合金的晶間腐蝕可以通過(guò)采用低碳合金、加入碳化物形成元素如鈦或鈮，或利用穩(wěn)定化退火來(lái)使之避免。

  應(yīng)力腐蝕裂紋。一個(gè)典型例子是一條由AISI 316不銹鋼（UNS S31600）制成的絕熱蒸汽管線。絕熱材料中可能存在的氯化物當(dāng)其受到雨淋時(shí)即可轉(zhuǎn)移到金屬表面。這種情況滿足了應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生條件：一種敏感合金——316 不銹鋼；一種特殊腐蝕劑――含氯化物的水；以及應(yīng)力——冷加工的或焊接的管道。如果通過(guò)裂紋區(qū)做一橫斷面金相檢查，將會(huì)觀察到典型的穿晶（跨過(guò)晶粒和晶界）和分支裂紋。這就是奧氏體不銹鋼的典型氯化物應(yīng)力腐蝕裂紋。消除上述三種中的任何一種條件即可防止應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。

含氧量影響腐蝕。通常，流入電廠的新鮮而清潔的水的腐蝕性并不很強(qiáng)。鋼在中性水中可以很好地進(jìn)行工作，其腐蝕率直接與溶解的氧容量有關(guān)。即氧含量越多，則腐蝕率越高。鋼的腐蝕也與pH 值有關(guān)，pH 值高時(shí)，鋼的腐蝕率低。當(dāng)pH值降至4以下時(shí)，鋼即會(huì)產(chǎn)生快速腐蝕。

  溫度也會(huì)加速鋼的腐蝕。當(dāng)溫度由72℉升高至104℉（22~41℃）時(shí)即對(duì)鋼的腐蝕率產(chǎn)生直接影響。流速對(duì)鋼的腐蝕產(chǎn)生相反的影響。當(dāng)海水的流速高于約每秒3 英尺（0.9 米/秒）時(shí)，鋼的腐蝕會(huì)大大加快。對(duì)某一無(wú)保護(hù)的腐蝕物進(jìn)行機(jī)械清除將會(huì)導(dǎo)致高的腐蝕率，因?yàn)楦�蝕物的清除暴露出腐蝕率很高的新金屬。同時(shí)高的流速會(huì)將大量的氧帶到金屬的裸露表面。因此，有更多的氧促使腐蝕率升高。

  如果奧氏體不銹鋼由于應(yīng)力腐蝕裂紋而斷裂，應(yīng)考慮的替代材料則是雙相不銹鋼。由于其組織和成分的不同，它們與316型不銹鋼比較可以在室溫一直到600℉（315℃）的條件下具有較高的機(jī)械性能。它們還具有更高的抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能。雙相合金通過(guò)增加鉻和鉬含量可獲得更高的抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。

  氯化物濃度對(duì)不銹鋼腐蝕的影響。當(dāng)在新水中使用304不銹鋼或304L不銹鋼時(shí)，氯化物含量應(yīng)小于200ppm。構(gòu)件制造好以后，必須去掉殘留鐵。因?yàn)闅埩翳F將起到像縫隙部位一樣的作用，它也會(huì)通過(guò)與氯化物反應(yīng)形成氯化鐵從而加速局部腐蝕。304 管道需定期進(jìn)行清洗以去除可形成縫隙的沉淀物或沉積物。應(yīng)避免將304不銹鋼或304L不銹鋼制造的工廠設(shè)備暴露于不流動(dòng)的水中（例如，流速小于0.9 米/秒），因?yàn)檫@樣會(huì)在金屬表面上形成沉積物。微生物腐蝕也必須進(jìn)行控制。

  為了在稍咸的水中成功地使用316L型不銹鋼，氯化物含量應(yīng)小于1000ppm，除非水已完全脫氧。脫氧水會(huì)阻止316L型不銹鋼的點(diǎn)蝕、縫隙和應(yīng)力腐蝕。在工廠設(shè)備制作過(guò)程中，焊縫應(yīng)完全焊透并且光滑，這樣才能獲得****的防腐蝕效果。應(yīng)使用含鉬較高的或與焊接物相匹配的焊條。應(yīng)像清理304型一樣清理316L型不銹鋼的表面，將任何殘留鐵去除，這一點(diǎn)很重要。通常，去除殘留鐵****的方法是用HNO3—HF清洗劑。另外，任何沉積物也應(yīng)定期進(jìn)行清除。注意避免不流動(dòng)的水的情況是很重要的。在設(shè)備停止工作期間，水的流速最小應(yīng)為0.9米/秒，以防止沉淀物的生成。

  金屬腐蝕常常是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，甚至還有一些新的腐蝕形式未被大眾很好的認(rèn)知。建議現(xiàn)場(chǎng)工程師多學(xué)習(xí)一些腐蝕與防護(hù)知識(shí)，以便在金屬構(gòu)件發(fā)生腐蝕以后學(xué)會(huì)如何應(yīng)對(duì)。

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