不銹鋼的晶間腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等腐蝕類型均屬局部腐蝕。由于引起這類腐蝕的機(jī)理不同，其解決途徑也各不相同。在這些局部腐蝕中以應(yīng)力腐蝕破壞事故最多，約占總腐蝕事故的40%~60%,點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕事故約占20%,晶間腐蝕和腐蝕疲勞各占10%,均勻腐蝕占10%.因此，合理選擇耐局部腐蝕不銹鋼已成為耐蝕設(shè)備制造和使用的技術(shù)關(guān)鍵和難題。


1. 鉻鎳奧氏體不銹鋼敏化態(tài)晶間腐蝕


  敏化態(tài)是指經(jīng)固溶狀態(tài)的奧氏體不銹鋼在450~850℃范圍受熱后其組織發(fā)生變化，這種變化后的組織在適當(dāng)?shù)母g介質(zhì)中易遭受優(yōu)先腐蝕，鋼的這種狀態(tài)被稱為敏化態(tài)，由此而引起的局部腐蝕即敏化態(tài)的晶間腐蝕，能產(chǎn)生晶間腐蝕的典型介質(zhì)列于表3-9.


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  敏化態(tài)晶間腐蝕是最早出現(xiàn)的局部腐蝕破壞形式，科研人員經(jīng)深人研究提出了導(dǎo)致這種現(xiàn)象的貧鉻理論并在后續(xù)的試驗(yàn)中得到證實(shí)。在Cr-Ni奧氏體不銹鋼的固溶狀態(tài)，奧氏體中能溶解0.02%~0.03%的碳，此溶解數(shù)量隨鋼中的Ni量增加而降低。當(dāng)鋼中的碳超過溶解度上限時，碳在鋼中便處于過飽和狀態(tài)，假若在450~850℃的溫度范圍內(nèi)或經(jīng)過焊接熱循環(huán)，鋼中過飽和的碳就向晶間擴(kuò)散并與周圍的鉻形成富鉻的M23C6碳化物，由于鉻的擴(kuò)散較慢，來不及補(bǔ)充因形成Cr23C6所損失的鉻,使臨介碳化物附近區(qū)域的鉻濃度降低，即形成貧鉻區(qū)，因Cr23C6是沿晶界析出，當(dāng)其形成網(wǎng)狀時，貧鉻區(qū)亦呈網(wǎng)狀。貧鉻區(qū)的鉻濃度低于在腐蝕介質(zhì)中耐蝕的臨界鉻量時，就產(chǎn)生典型的晶間腐蝕。


  在無法采用重新固溶處理的條件下，為避免晶間腐蝕，只能采用耐晶間腐蝕的含穩(wěn)定化元素（鈦、鈮)的穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼或超低碳（≤0.03%)奧氏體不銹鋼。使用比較普遍和用量較大的牌號為0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni11Nb、00Cr18Ni10、00Cr17Ni14Mo2等。



2. 鉻鎳奧氏體不銹鋼的非敏化態(tài)的晶間腐蝕


  鉻鎳奧氏體不銹鋼在不存在含Cr23C6析出的非敏化狀態(tài)，即固溶狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)母g介質(zhì)中出現(xiàn)晶間腐蝕稱作敏態(tài)晶間腐蝕。此種腐蝕形式出現(xiàn)在遠(yuǎn)離焊縫的母材上，目前，在含Cr6+的硝酸中，在大于65%濃度的濃硝酸和發(fā)煙硝酸中，在二氧化碳汽提法生產(chǎn)尿素工藝條件下的尿素甲銨環(huán)境中均已發(fā)現(xiàn)不銹鋼的非敏態(tài)的晶間腐蝕。


  研究表明，產(chǎn)生非敏態(tài)晶間腐蝕的根源在于材料中的溶質(zhì)（雜質(zhì)）偏聚，即溶質(zhì)偏聚理論，主要偏聚元素是Si、P、B.


  耐非敏態(tài)晶間腐蝕不銹鋼的選擇可依據(jù)介質(zhì)條件的不同予以不同對待。在尿素甲銨液環(huán)境中，可選用低磷、低硅的尿素級不銹鋼，如P≤0.015%、Si≤0.01%的00Cr17Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N、00Cr17Ni14Mo2N.


  在產(chǎn)生非敏態(tài)晶間腐蝕的含Cr6+硝酸或濃硝酸中，可選用低磷(≤0.01%)、低硅(<0.1%)的超低奧氏體不銹鋼如00Cr18Ni10和00Cr25Ni20或選用高硅(約4%)的奧氏體不銹鋼。


  當(dāng)前在這種介質(zhì)中，高硅不銹鋼的用量較大。實(shí)踐結(jié)果表明，在70%~95%的HNO3中，在不同的溫度下可選用不同的高硅不銹鋼牌號。


  在≤50℃下，可選擇0Cr18Ni11Si4AlTi、00Cr14Ni14Si4和00Cr17Ni15Si4Nb。在≤80℃的介質(zhì)中可選擇00Cr20Ni24Si4Ti。


  在濃度＞95%的硝酸中，≤50℃時可選擇 0Cr18Ni11Si4Ti、00Cr14Ni14Si4、00Cr17Ni15Si4Nb.≤80℃時可選擇00Cr20Ni24Si4Ti。



3. 鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕


 鐵素體不銹鋼也存在晶間腐蝕傾向。鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕不僅在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生，在弱腐蝕介質(zhì)（自來水）中亦可出現(xiàn)。敏化后的鐵素體不銹鋼在750~850℃短時間加熱，其晶間腐蝕敏感性可減輕或消除。在750~850℃加熱，由于鋼中鉻仍具有足夠的擴(kuò)散速度向晶界擴(kuò)散，使在高溫冷卻時難于避免的貧鉻區(qū)得以補(bǔ)充，降低了貧鉻區(qū)的鉻貧化程度或使之消失，因此可降低或消除晶間腐蝕傾向。然而在500~700℃的范圍內(nèi)，鋼中鉻的擴(kuò)散速度減慢，在短時間內(nèi)無法使貧鉻區(qū)消失，貧鉻區(qū)依然存在，在腐蝕介質(zhì)中將會出現(xiàn)晶間腐蝕。鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕的本質(zhì)仍然是貧鉻.對于含20%鉻的鐵素體不銹鋼，貧鉻區(qū)的鉻量可小于5%,甚至可為0%,貧鉻區(qū)寬度為0.05~0.07μm。


 為了防止鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕，可選擇含鈦、鈮穩(wěn)定化的鐵素體不銹鋼，對于C+N≤150 ppm的高純鐵素體不銹鋼也必須采用這種手段。如0Cr17Ti、00Cr26Mo1Nb等。