不锈钢的腐蚀研究

4.奥氏体不锈钢的腐蚀机理：

奥氏体不锈钢的常见腐蚀：有晶间腐蚀、点蚀和应力腐蚀等。

4.1 当奥氏体不锈钢在制造和焊接时，加热温度和加热速度处在敏化温度区域时，材料中过饱和碳就会在晶粒边界首先析出，并与铬结合形成碳化铬，此时碳在奥氏体内的扩散速度比铬扩散速度大，铬来不及补充晶界由于形成碳化铬而损失的铬，结果晶界的铬的含量不断降低，形成贫铬区，使电极电位下降，当与含氯离子等腐蚀介质接触时，就会引起微电池腐蚀。虽然腐蚀仅在晶粒表面，但却迅速深入内部形成晶间腐蚀。由此知道产生晶间腐蚀的原因有：只有在敏化温度区域内，才会造成贫铬区；还与其含碳量有关，含碳量越多，贫铬区渗入晶界的深度越大，从而引起晶间腐蚀。

4.2 奥氏体不锈钢点蚀的原因，当材料与含氯离子等腐蚀介质接触时，氯离子在材料钝化膜的缺陷地方，如夹杂物、贫铬区、晶界、焊缝热影响区等处，侵入钝化膜，与金属离子结合形成强酸盐而溶解钝化膜，从而形成微电池，产生点蚀。 4.3 应力腐蚀是在拉应力和腐蚀介质联合作用下金属材料所发生的局部腐蚀破坏，破坏形态是裂纹、裂缝直至断裂。这是一种危害十分严重的局部腐蚀。 5.奥氏体不锈钢常见的避免腐蚀措施：

5.1 降低不锈钢中含碳量，可避免或减少碳化铬在晶间析出，从而减少或避免晶间腐蚀。如选用316L(OOCrl7Nil4Mo2)、304L(OOCr18Ni1O)等超低碳不锈钢。 5.2 固溶处理，在高温作用下使碳化物全部溶解在奥氏体中，消除晶间腐蚀的倾向。 5.3 材料在焊接时，采用自动氩弧焊(无自动氩弧焊时采用手工氩弧焊、低电流并快速冷却)，并可用水激冷却，减少热影响区，从而减少或避免晶间腐蚀和点蚀。 5.4 焊接后需抛光，内壁作酸洗钝化处理，使材料内表面形成钝化膜，能延缓或避免氯离于穿透钝化膜而产生点蚀。

5.5 增加钼的含量，能有效地防止点蚀，这与氯离子结成MoOCl2保护膜有关。 5.6 在结构设计上，减少焊缝或错开安排焊缝，对高温使用的材料要设热补偿结构，从而减少热影响或应力集中区域，从而减少应力腐蚀倾向。

5.7 增加镍含量，加入较低多的硅，降低杂质P、N含量，有利于提高其耐氯化物应力腐蚀破坏性能。

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不锈钢的耐腐蚀性能

不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高，其基本原理是，当钢中有足够的铬时，在钢的表面形成非常薄的致密的氧化膜，它可以防止进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境则必然破坏这种膜，造成钢的腐蚀。

1、在各种环境中的耐腐蚀性能 ①大气腐蚀

不锈钢耐大气腐蚀基本上是随着大气中的氯化物的含量而变化的。因此，靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水，只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。

农村环境， 1Cr13、1 Cr 17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有显著的改变。因此，在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格，市场供应情况，力学性能、制作加工性能和外观来选择。

工业环境，在没有氯化物污染的工业环境中，1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作，基本上保持无锈蚀，可能在表面形成污膜，但当将污膜清除后，还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中，将造成不锈钢锈蚀。

海洋环境，1Cr13和1 Cr 17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜，但不会造成明显的尺寸上的改变。奥氏体型不锈钢如1 Cr 17Ni7、1 Cr 18Ni9和0 Cr 18Ni9，当暴露于海洋环境时，可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的，可以很容易地清除。0 Cr 17 Ni 12M 02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。

除了大气条件外，还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素，即表面状态和制作工艺。精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面（毛面）对腐蚀非常敏感，即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易，但从无光的表面上清除则很困难。对于无光表面，如果要保持原有的表面状态则需要更经常的清理。 ②淡水

淡水可定义为不分酸性、盐性或微咸，来源于江河、湖泊、池塘或井中的水。 淡水的腐蚀性受水的pH值、氧含量和成垢倾向性的影响。结垢（硬）水，其腐蚀性主要由在金属表面形成垢的数量和类型来决定。这种垢的形成是存在其中的矿物质和温度的作用。非结垢（软）水，这种水一般比硬水的腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来降低其腐蚀性。

1Cr13不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀，而且在淡水中使用有极好的特征。这种钢广泛用于例如需要高强度和耐腐蚀的船坞和水坝等用途.然而，应当考虑到在某些情况下，1Cr13在淡水中可能对中度点蚀敏感。但是点蚀完全可以用阴极防腐方法来避免。1Cr17和奥氏体型不锈钢在室温（环境温度）几乎完全可以耐淡水腐蚀。

③酸性水

酸性水是指从矿石和煤浸析出的被污染的自然水，由于是较强的酸性所以其腐蚀性比自然淡水强得多。由于水对矿石和煤中所含硫化物的浸析作用，酸性水中通常含有大量的游离硫酸。此外，这种水含有大量的硫酸铁，对碳钢的腐蚀有非常大的作用。

受酸性水作用的碳钢设备通常很快被腐蚀。用受酸性河水作用的各种材料所做

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试验的结果表明，在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高的耐腐蚀性能。

奥氏体型不锈钢在淡水和酸性河水中有极好的耐腐蚀性能，特别是其腐蚀膜对热传导的阻碍较小。所以在热交换用途中广泛使用不锈钢管。 ④盐性水

盐性水的腐蚀特点是经常以点蚀的形式出现。对于不锈钢，在很大程度上是由于盐性水导致起耐腐蚀作用的钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀的其他原因是附着于不锈钢设备上的茗荷介和其他海水有机物可形成氧的浓差电池。一旦形成，这些电池非常活跃，并且造成大量腐蚀和点蚀。在盐性水高速流动的情况下，例如泵的叶轮，奥氏体型不锈钢的腐蚀通常是非常小的。

对使用不锈钢管的冷凝器，需保持水流速大于1.5m/s，以使海水有机物和其他固体在管中集聚得最少。对处理盐性水的不锈钢设备的结构，在设计时最好是减少缝隙和使用厚壁部件。 ⑤土壤

埋入土壤中的金属，取决于天气和其他因素，处在随时都在变化的复杂的状态下。实践证明，奥氏体型不锈钢一般具有极好的耐大多数土壤腐蚀的性能，而1Cr13和1Cr17则在很多土壤中要产生点蚀。0

Cr 17Ni12Mо2不锈钢在所有土壤的试验中完全可以耐点蚀。 ⑥硝酸

含铬不小于14%的铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢有极好的耐硝酸腐蚀的性能。1Cr17不锈钢已广泛用于硝酸工厂的加工设备。然而，由于0 Cr 18 Ni 9通常具有较好的成形性能和焊接性能，因此在上述用途中已大量取代了1Cr17不锈钢。 其他奥氏体型不锈钢的耐硝酸腐蚀性能与0 Cr 18 Ni 9相近。1Cr17不锈钢通常比0 Cr 18 Ni 9的腐蚀速率稍高，并且较高的温度和浓度对其有较大的有害影响。 如果对钢进行的热处理不适当，热硝酸将使奥氏体和铁素体型不锈钢产生晶间腐蚀。因此，可用适当的热处理来预防这种类型的腐蚀，或者使用耐这种类型腐蚀的不锈钢。 ⑦硫酸

标准不锈钢牌号很少用于硫酸溶液，因为其可使用的范围很窄。在室温条件下，0Cr17Ni12Mo2不锈钢（最耐硫酸腐蚀的标准牌号）在硫酸浓度小于15%，或大于85%时是耐腐蚀性的。然而在较高的浓度范围，通常使用碳钢。马氏体和铁素体型不锈钢一般不耐硫酸溶液腐蚀。

如同硝酸的情况一样，如果对不锈钢不进行适当的热处理，硫酸可造成晶间腐蚀。对于焊接后不能进行热处理的焊接结构，应使用低碳牌号00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2，或稳定化的牌号0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb不锈钢

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纯水、淡水及海水对不锈钢的腐蚀分析

1、前言

2、几种水的定义

2.1去离子水：顾名思义就是去掉了水中的除氢离子、氢氧根离子外的其他由电解质溶于水中电离所产生的全部离子。即去掉溶于水中的电解质物质。由于电解质溶于水中电离所产生的离子能增大水的导电能力，去离子水纯度自然用电导率来衡量。去离子水基本用离子交换法制得。但去离子水中可以含有不能电离的非电解质，如乙醇等。

2.2蒸馏水:以去除电解质及与水沸点相差较大的非电解质为主，无法去除与水沸点相当的非电解质，纯度也用电导率衡量。

2.3纯水：纯水就是去掉了水中的全部电解质与非电解质，也可以说是去掉了水中的全部非水物质。基本都用反渗透法制得。由于在反渗透预处理中绝大多数都先用活性碳去除了部分非电解质，并且电导率非常容易测量，所以纯水纯度往往也用电导率衡量。但如果要获得极高纯度的高纯水，还是需通过去除电解质的混床、EDI方法。

2.4淡水：淡水指含盐量较少的天然水，一般呈中性。分为江河水、湖沼水和地下水。

2.5海水：海水是含有多种盐类的电解质溶液。海水与淡水最大的区别在于海水的含盐量相当大且组成相当复杂。海水中溶有大量以氯化钠为主的盐类，因此常把海水近视地3%或3.5%NaCl水溶液。 2.6几种水的电导率比较： 电导率μS/cm 超纯水 <0.10 纯水 3-8 纯净水 300-400 天然水 50-500 海水 30000 3、腐蚀原理：

（1）水质结垢和腐蚀倾向的分析理论

根据原水水质分析结果，分别对其朗格利尔(Langelier)饱和指数和雷兹纳(Ryzner)稳定指数判定：

1）Langelier饱和指数（L.S.I.）

某种水质在运行条件下是否会析出碳酸钙沉淀物的问题，可以用饱和指数判断。饱和指数是根据碳酸钙的溶度积和各种碳酸化合物间的平衡关系推导出来的，这里

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