不銹鋼的腐蝕現(xiàn)象及影響因素

徐杰

(宜家貿(mào)易服務（中國）有限公司上海分公司，上海 200235）

0 引言

一般情況下我們所指的不銹鋼其實是不銹鋼、耐熱鋼和耐酸鋼的總稱。不銹鋼是指在空氣中具有耐腐蝕性的鋼；耐熱鋼是指在高溫條件下具有抗氧化性，并且在一定介質(zhì)中可以抗腐蝕的鋼；而耐酸鋼是指能夠在某些化學酸性藥品中可以抗腐蝕的鋼。然而不銹鋼在一些特殊條件下也會腐蝕，產(chǎn)生點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕以及晶間腐蝕現(xiàn)象。而后兩者腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生所造成的危害遠比前兩者大，有時甚至會造成工程事故。因此對于不銹鋼不同腐蝕現(xiàn)象及其影響因素的研究十分必要，只有充分了解腐蝕機理，才能更好地做好防范措施，避免不必要的損失。

1 不銹鋼腐蝕的現(xiàn)象

1.1 不銹鋼的點蝕

不銹鋼點蝕現(xiàn)象又被稱為坑蝕或小孔腐蝕，它是一種比較常見的局部腐蝕現(xiàn)象，只有在特定的腐蝕介質(zhì)中才會發(fā)生。一般情況下只有在含鹵素陰離子溶液中才會發(fā)生點蝕，其中溴化物及氯化物的腐蝕性最強。不銹鋼的耐腐蝕性一般取決于保護性的鈍化膜，點蝕就發(fā)生在鈍化膜表面。點蝕的腐蝕范圍比較小，但它的影響卻特別壞，因為它的腐蝕速率較快，大多情況會造成設備的穿孔。此外點蝕也有產(chǎn)生晶間腐蝕及應力腐蝕的可能性。

1.2 不銹鋼的縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是電解液發(fā)生在金屬之間或金屬與非金屬縫隙中的一種腐蝕現(xiàn)象，典型的現(xiàn)象如不銹鋼設備墊圈及金屬相互纏繞重疊處，其腐蝕后果是造成溝縫的出現(xiàn)，嚴重的會導致設備的穿透?？p隙腐蝕是一種特殊形態(tài)的點蝕，其機理與點蝕相似[1]。

1.3 不銹鋼的應力腐蝕

不銹鋼的應力腐蝕一般發(fā)生在特定腐蝕介質(zhì)與拉應力共同作用的情況下，表現(xiàn)為脆性開裂現(xiàn)象，這種腐蝕時間短、破壞性很大。其發(fā)生過程首先是在腐蝕介質(zhì)（包括硝酸銨、硝酸、鹽酸、氫氟酸、氫氧化鉀等液體）的作用下使得不銹鋼活化—鈍化過渡區(qū)（即鈍化膜不完整電位范圍）產(chǎn)生微小腐蝕坑，緊接著就在拉應力的作用下產(chǎn)生細小裂紋，隨著裂紋不斷擴大，便形成了腐蝕開裂。

1.4 不銹鋼的晶間腐蝕

不銹鋼的晶間腐蝕發(fā)生在特定腐蝕性介質(zhì)中，并處于高溫條件下，使得晶界合金元素鉻貧化，沿著材料的晶粒間界腐蝕，最終使得晶粒間失去結(jié)合力而產(chǎn)生的一種局部腐蝕現(xiàn)象。不同的金相組織及化學成分使得不銹鋼有著不同的抗晶間腐蝕能力[2]。晶間腐蝕一般是從表面沿晶界深入到金屬內(nèi)部的，在表面無法觀察到腐蝕現(xiàn)象，但是經(jīng)過金相觀察發(fā)現(xiàn)晶界已經(jīng)呈現(xiàn)網(wǎng)狀腐蝕。

2 不銹鋼腐蝕現(xiàn)象的影響因素

2.1 不銹鋼點蝕的影響因素

（1）介質(zhì)的影響。鹵化物中的金屬陽離子如Fe3+、Cu2+都可以引發(fā)點蝕；雖然點蝕發(fā)生的必要條件是溶液中需含有氧氣和氧化劑；但同時溶液中存在的含氧陰離子如OH-、NO3-卻能夠置換金屬表面諸如Cl-一類離子而能夠防止點蝕。

（2）合金元素的影響。在不銹鋼中添加少量的鉬元素可以提高鈍化膜的穩(wěn)定性；在不銹鋼中添加鉻元素則能夠提高鈍化膜的自我修復能力。

（3）熱處理制度的影響。不同的熱處理制度對于不銹鋼點蝕都有著不同的影響，比如在碳化物析出的溫度下進行熱處理，就會增大點蝕的可能性。

2.2 不銹鋼縫隙腐蝕的影響因素

（1）氯離子濃度。縫隙腐蝕的主要影響因素就是氯離子濃度，隨著氯離子濃度的增加，加快了不銹鋼的應力腐蝕開裂。

（2）幾何形狀。容器縫隙的幾何形狀可以決定氧氣進入的程度、電解質(zhì)的組成變化以及電位的分布等等，是影響縫隙腐蝕的重要因素。

（3）氧濃度。通常情況下溶液中氧濃度的增加可以加快縫隙外部的陰極反應速率，使得腐蝕量增加。在全開口溶液中，氧濃度與溫度成反比，所以腐蝕強度則由陰極和陽極共同反應結(jié)果決定；在全密閉的溶液中只要溫度上升，腐蝕速率也會加快。

（4）其他影響 。溶液中PH值也是影響縫隙腐蝕的一大因素，隨著PH值的減少，電解陽極的溶解速度就會加快，腐蝕量增加；氯離子濃度增高使得電位向負方向移動，因此縫隙腐蝕敏速率也會加快。此外，硫酸根離子有抑制點蝕的作用，也可以緩解縫隙腐蝕。

2.3 不銹鋼應力腐蝕的影響因素

（1）氯離子濃度的影響。溶液中氯離子濃度的不斷增高，加快了不銹鋼的應力腐蝕開裂的速率。不同氯化物其腐蝕強度按照Mg2+、Fe3+、Ca3+、Na3+、Li3+等陽離子的順序進行的[3]。

（2）介質(zhì)溫度的影響。在一定范圍內(nèi)，溫度越高越容易發(fā)生應力腐蝕，但是太高的溫度就會產(chǎn)生全面腐蝕而抑制了應力腐蝕。

（3）合金元素的影響。鎳、硅元素能提高奧氏體不銹鋼在氯化鎂溶液中抗應力腐蝕破裂性能，氮、磷、鉬等元素會降低不銹鋼在濃氯化物介質(zhì)中的耐應力腐蝕能力。

此外，加工制造中參數(shù)的殘余應力也會對應力腐蝕產(chǎn)生較大的影響。

2.4 不銹鋼的晶間腐蝕的影響因素

（1）C元素的影響。含碳量高的碳化物，消耗的鉻就會增多，使得晶間腐蝕越嚴重。

（2）Cr元素的影響。鉻含量的增加能夠使不同區(qū)域的鉻含量平均分配，從而可以降低晶間腐蝕[4]。

（3）Ni元素的影響。鎳含量的增加在奧氏體鋼中降低了碳的溶解度，從而促進M23C6的析出并且加快其成長，使得晶間腐蝕更迅速。

（4）Ti和Nb元素的影響。鈦和鈮都與碳有較強的親和力，可以避免與碳結(jié)合形成碳化物而導致貧鉻區(qū)的產(chǎn)生，從而降低晶間腐蝕。

（5）熱處理制度的影響。碳和鉻具有不同的擴散速率，則溫度和時間是晶間腐蝕的兩個重要影響因素，不同的溫度和加熱時間會影響晶間腐蝕的產(chǎn)生與否。

3 結(jié)束語

綜上所述，不銹鋼的腐蝕現(xiàn)象主要包含上述四種，不論是點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕還是晶間腐蝕，都會對不銹鋼設備造成一定損傷，嚴重的甚至導致工程事故的發(fā)生。在了解以上四種腐蝕現(xiàn)象影響因素的基礎之上，還應當結(jié)合工程實際情況，事實上很多腐蝕現(xiàn)象并不是單純的一種腐蝕機理，而是多種的腐蝕機理同時存在，因此，在選擇不銹鋼材料時應到全面考慮到各類腐蝕的影響，選擇較為合理的材料。

[1]宋濤哲. 腐蝕電化學研究方法[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1988，76～79.

[2]岡毅民. 中國不銹鋼腐蝕手冊[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1992，189～229.

[3]左景伊. 腐蝕數(shù)據(jù)手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1985，19～29.

[4]周靜妤. 防腐技術[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1988，17～47.