金属的腐蚀形态可分为两大类:均匀(全面)腐蚀和局部腐蚀。均匀(全面)腐蚀包括全面成膜腐蚀和无膜腐蚀。
(1)全面成膜腐蚀:腐蚀在金属的全部或大部分面积上进行,而且生成保护膜,具有保护性。例如:碳素钢在稀硫酸中腐蚀很快,当硫酸浓度大于50%时,腐蚀率达到最大值,此后浓度再继续增大腐蚀率反而下降。这是由于浓硫酸的强氧化性,在钢铁的表面生成一层组织致密的钝化膜,这种钝化膜不溶于浓硫酸,从而起到了阻碍腐蚀作用。
(2)无膜腐蚀:无膜全面腐蚀很危险,因为它保持一定速度全面进行腐蚀。
(3):局部腐蚀:局部腐蚀的形态有十三种,如缝隙腐蚀、晶间腐蚀与应力腐蚀等等。据调查,化工装置中局部腐蚀约占70%。在诸多局部腐蚀的形态中与阀门制造有关且常见的是晶间腐蚀。
一般对均匀腐蚀的程度用腐蚀表示,但如何评价则有不同规定。
按《石油化工企业管道设计器材选用通则》规定,介质对金属材料的腐蚀速率,管道金属材料的腐蚀能力可分为下列四类:
年腐蚀率不超过0.05mm的材料为充分耐腐蚀性材料。
年腐蚀率在0.05~0.1mm的材料为耐腐蚀性材料。
年腐蚀率在0.1~0.5mm的材料为尚耐腐蚀性材料。
年腐蚀率超过0.5mm的材料为不耐腐蚀性材料。
《腐蚀数据手册》对均匀(全面)腐蚀的耐蚀性用均匀腐蚀率来评价,见下表。
耐蚀性能的评价
腐蚀率,mm/a |
评 价 |
<0.05 |
优良 |
0.05~0.5 |
良好 |
0.5~1.5 |
可用,但腐蚀较重 |
>1.5 |
不适用,腐蚀严重 |
据《金属防腐蚀手册》(中国腐蚀与防护学会)对金属材料耐腐蚀性规定见下表。
金属材料耐腐蚀性的10级标准
腐蚀等级 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
腐蚀率,mm/a |
<0.001 |
0.001~ 0.005 |
0.005~ 0.01 |
0.01~ 0.05 |
0.05~ 0.1 |
0.1~ 0.5 |
0.5~ 1.0 |
1.0~ 5.0 |
5.0~ 10.0 |
>10 |
耐蚀性类别 |
完全耐蚀 |
很耐蚀 |
耐蚀 |
尚耐蚀 |
欠耐蚀 |
不耐蚀 |
(4)晶间腐蚀:在特定介质中,局部地沿着结晶粒子边界向深度方向腐蚀的形势称晶间腐蚀。这种腐蚀,外面看不出腐蚀迹象,严重的晶间腐蚀可以穿过整个机体厚度。
产生晶间腐蚀的原因是当奥氏体不锈钢在500~700℃时,由于沿晶粒边界析出碳化铬Cr23C6或FeCr化合物-----称σ相,使晶界周围贫铬,在适合的腐蚀介质(产生晶间腐蚀的介质)中,达不到钝化所需足够的铬含量,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。
由上述可看出产生晶间腐蚀是有条件的。晶间腐蚀其内因是必须有碳化铬或σ相沿晶界析出使晶界贫铬,其外因是必须有腐蚀贫铬区的介质。水和一些中性溶液并不腐蚀贫铬区,所以即使存在贫铬区也不会产生晶间腐蚀。如果晶界不贫铬,即使有产生晶间腐蚀的介质也不会产生晶间腐蚀。所以产生晶间腐蚀的内因、外因缺一不可。
产生贫铬的原因:一是钢水化学成分不合格,如碳高、铬低或含钛、铌的不锈钢中碳钛比或碳铌比不够。二是热处理工艺不正确或焊接或加工时加热至碳化物析出温度,而在900℃至400℃冷却速不够快而析出碳化物造成贫铬。
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