不銹鋼的均勻腐蝕(連續(xù)腐蝕)是在得不到鈍化環(huán)境中(即全面活性的環(huán)境中)引起的腐蝕。如常見的在鹽酸、硫酸、磷酸以及有機(jī)酸等這些氧化力較弱的酸(非氧化性酸)的環(huán)境中所發(fā)生的腐蝕。
在表3-2中,列出了金屬耐均勻腐蝕等級(jí)及應(yīng)用場合。
1. 不銹鋼對(duì)硫酸的耐腐蝕性
不銹鋼不能完全防止硫酸的腐蝕。當(dāng)不銹鋼使用在硫酸的環(huán)境中時(shí),推薦的使用范圍見表3-3。
稀硫酸、中等濃度硫酸是還原性酸,06Cr17Ni12Mo2(316)、022Cr17Ni12Mo2(316)、06Cr17Ni12Mo2Ti(316Ti)不銹鋼對(duì)其有一定耐腐蝕性。高M(jìn)o奧氏體不銹鋼和高M(jìn)o雙相不銹鋼耐硫酸腐蝕性能更佳,如非標(biāo)不銹鋼022Cr17Ni17Si6和022Cr18Ni20Si6MoCu。
常用不銹鋼在硫酸中的腐蝕速度,見表3-4。
2. 不銹鋼對(duì)硝酸的耐腐蝕性
不銹鋼是耐硝酸腐蝕的良好材料。在制造硝酸設(shè)備中,幾乎全部使用了奧氏體不銹鋼。不但如此,為了強(qiáng)化不銹鋼的鈍化薄膜,在生產(chǎn)中常常采用酸洗來鈍化處理不銹鋼。酸洗鈍化處理就是將不銹鋼浸漬在一定濃度一定溫度的硝酸溶液中進(jìn)行的。有關(guān)不銹鋼在硝酸溶液中的耐腐蝕等級(jí),見表3-5。
表3-5 幾種常用不銹鋼在硝酸溶液中耐腐蝕等級(jí)
3. 不銹鋼對(duì)鹽酸的耐腐蝕性
因?yàn)辂}酸是弱氧化性酸,它不能夠保持不銹鋼的鈍化薄膜,即造成對(duì)不銹鋼的整體腐蝕(連續(xù)腐蝕)。雖然對(duì)稀硫酸也有選用06Cr17Ni12Mo2 (316)、06Cr19Ni13Mo3(317)以及雙相不銹鋼022Cr23Ni5Mo3(2205),但是對(duì)鹽酸而言,多數(shù)是使用哈斯特洛依(Hastelloy)合金。有關(guān)不銹鋼在鹽酸溶液中的腐蝕速度,見表3-6。
表3-6 幾種常用不銹鋼在鹽酸溶液中腐蝕速度
4. 不銹鋼對(duì)磷酸的耐腐蝕性
不銹鋼不但不能完全防止磷酸的腐蝕,還會(huì)因磷酸中所含的雜質(zhì),導(dǎo)致不銹鋼耐腐蝕性能的變化。磷酸中加劇腐蝕的不純物有氟化物,氟硅化物以及氯化物?;瘜W(xué)工業(yè)使用的大不銹鋼罐多數(shù)是用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸(作為化肥原料)磷酸的。因?yàn)榱姿嶂兴s質(zhì)的不同,所以引起腐蝕的事故類型很多。因此,在運(yùn)輸磷酸過程中使用的不銹鋼鋼種選用上,應(yīng)從06Cr19Ni10(304)開始,逐步選用更高級(jí)別的耐腐蝕鋼種,直到變換成用高度耐腐蝕的06Cr17Ni12Mo2(316)鋼或雙相不銹鋼 022Cr23Ni5Mo3(2205)等。有關(guān)不銹鋼在磷酸溶液中的腐蝕速度,見表3-7。
表3-7 幾種不銹鋼在磷酸溶液中腐蝕速度
5. 對(duì)堿的耐腐蝕性
最具有代表性的堿是氫氧化鈉。不銹鋼對(duì)氫氧化鈉的耐腐蝕性尚可。
不銹鋼的鈍化薄膜是由鉻(Cr)形成的,但在氫氧化鈉溶液中,不銹鋼表面鈍化以后,電位提高,CrO2-4有選擇性地溶解,就耐堿性而言,鉻(Cr)不是令人滿意的元素。在氫氧化鈉溶液中、鐵素體型(Cr型)不銹鋼還不如普通鋼的耐腐蝕性強(qiáng)。奧氏體型不銹鋼含鎳(Ni)量多時(shí),相應(yīng)地可以提高對(duì)堿的耐腐蝕性。預(yù)防氫氧化鈉溶液的腐蝕,鎳(Ni)是重要的元素。
高純高鉻鐵素體不銹鋼,如022Cr27Mo、008Cr30Mo2,具有優(yōu)異的耐NaOH腐蝕性能,含Cr大于26%的高鉻鐵素體不銹鋼耐NaOH腐蝕性能,甚至優(yōu)于純鎳。
6. 海水腐蝕
海水的鹽分濃度依海域的不同多少有些變化,遠(yuǎn)洋中鹽分為3.2%~3.6%,當(dāng)鹽分在3.43%時(shí),其冰點(diǎn)為-1.9℃,其密度在17.5℃時(shí)為1.062g/cm3,電阻為19~20Ω,海水氧濃度通常為(5~10)x10-6,pH值為8.1~8.3。
不銹鋼在海水中的均勻腐蝕量(整體腐蝕量)與鋼種沒有太大關(guān)系,但是容易發(fā)生間隙腐蝕或孔腐蝕。對(duì)于這種局部腐蝕依鋼種不同其腐蝕程度也各異,要注意避免造成重大事故。發(fā)生縫隙腐蝕或孔腐蝕的原因是海水中含有氯離子(Cl-)和溶存氧。在間隙部位,海水中的氯離子濃度高而且pH值低,則發(fā)生縫隙腐蝕。
發(fā)生點(diǎn)腐蝕的原因是當(dāng)海水中的氯離子(Cl-)濃度達(dá)到某種程度以上時(shí),在鈍化薄膜的缺陷部分和構(gòu)成薄膜的氧進(jìn)行置換而被化學(xué)性地吸附,進(jìn)而成為金屬的氯絡(luò)離子而溶解。從陽極溶解開始,由于溶存氧的存在而促進(jìn)陰極反應(yīng),孔腐蝕就會(huì)急劇地進(jìn)展。在港灣停船時(shí),震蕩的海水飛濺在船體上,由于浸泡和干燥反復(fù)進(jìn)行,則會(huì)因?yàn)楹K械穆入x子(Cl-)濃度提高而發(fā)生劇烈的孔腐蝕。近年來,有的船體包覆了超級(jí)不銹鋼(如超低碳20Cr-18Ni-6Mo和超低碳22Cr-25Ni-6Mo),有的采取涂覆和犧牲陽極防腐處理技術(shù)。
就腐蝕而言,海水和淡水比較起來,海水的電池作用顯著地增大。在海水中,自然電位排列如圖3-1所示。在海水中使用金屬時(shí)的注意事項(xiàng)如下:
①. 在結(jié)構(gòu)上盡可能地使用一種金屬;
②. 如果使用一種金屬不可以時(shí),在主要零部件上,要選取在電位上“貴”的金屬材料;
③. 預(yù)計(jì)普通金屬方面的腐蝕量,在設(shè)計(jì)時(shí),預(yù)先考慮其腐蝕余量;
④. 在易被腐蝕的普通金屬表面上進(jìn)行涂裝或包覆。