不可不知的不锈钢常见腐蚀类型

不锈钢就是不容易生锈的钢铁，不锈钢中的主要合金元素是Cr（铬），只有当Cr含量达到一定值时，钢材有耐蚀性，不锈钢一般Cr含量至少为10.5%。不锈钢的耐蚀机理为钝化膜理论，即其表面形成一层极薄而坚固细密的稳定的富Cr钝化膜，防止氧原子继续渗入、继续氧化，从而达到防锈蚀的能力。

不锈钢表面钝化膜形成图解

 

人们认为“不锈钢是不生锈的，生锈的就不是不锈钢了”。其实这是对不锈钢缺乏了解的一种片面错误看法，不锈钢在一定的条件下也会生锈的。如果我们能够直观的了解不锈钢的各种腐蚀类型，面对不锈钢腐蚀时可以有相应的应对措施来减少损失。下面结合工程实际讲述几种不锈钢常见的腐蚀类型，简要介绍相应的抗腐蚀措施，并重点介绍不锈钢应力腐蚀原因及防治措施。

 

不锈钢发生的腐蚀破坏多是局部腐蚀破坏，最常见的有晶间腐蚀（9%）、点蚀（23%）和应力腐蚀（49%）。^[1]

晶间腐蚀

晶间腐蚀是由于晶界上贫Cr，导致该区域优先腐蚀，进而使晶粒整体从金属上脱离。热处理450℃~850℃温度区间中C与Cr易形成碳铬化合物（Cr₂₃C₆），晶界处消耗的Cr不能及时从晶粒中得到补充，使晶界区域贫Cr，这是导致晶间腐蚀的关键。

 

例如：某公司合成氨厂炉的工艺气预热管因为晶间腐蚀引起的开裂，发生泄漏事故。预热管出现晶间腐蚀是因为奥氏体不锈钢晶界析出Cr₂₃C₆，在管内Cl^-作用下管子短期出现晶间腐蚀开裂。

晶间腐蚀微观形貌及零件宏观图

数据来源：上海宝冶工程技术有限公司

 

为了预防不锈钢发生晶间腐蚀，一般的解决办法：

1、固溶退火金属被均匀加热到1050℃~1060℃，然后急速冷却；

2、添加稳定化元素Ti、Nb等；

3、选用低碳不锈钢。

 

点蚀

点蚀是一种很危险的局部腐蚀，发生小孔然后急剧进行腐蚀的现象，严重时可导致穿孔。点蚀的影响因素主要有：

 

1、Cl^-影响，Cl^-使不锈钢钝化膜局部破坏，导致该部位优先发生腐蚀；

2、温度影响，温度越高，腐蚀越快；

3、表面附着污染物阻止了氧气流通。

 

例如，日常生活中不锈钢（201或304不锈钢居多）水槽就经常发生点蚀现象。如果一些酸性或者盐类的物质盛放在水槽中未得到及时的处理，就会导致不锈钢水槽出现点蚀。

出现点蚀现象的不锈钢水槽

数据来源：中洁网、房天下

 

预防措施有如下几条：

1、防止Cl^-附着；

2、进行合理的表面处理，形成稳定钝化膜；

3、选择耐Cl^-腐蚀性强的材料（如添加Mo的316L不锈钢）。

应力腐蚀

应力腐蚀是指在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏。不锈钢的应力腐蚀是不锈钢失效中发生次数最多，后果最严重的腐蚀形式。若腐蚀过程中有轻微裂纹的产生，其扩展速率比其他腐蚀类型快几个数量级，造成灾难性的后果。化工厂，核电站，锅炉等都出现过不锈钢材料应力腐蚀开裂的现象。

 

例如，①某药化企业羟基乙腈合成甘氨酸项目合成工段到浓缩段的316L不锈钢管到焊缝发生了严重的应力腐蚀开裂。该事故中应力腐蚀开裂起源于焊缝缺陷，焊接过程热处理控制不当出现晶间腐蚀，加之焊接中存在的残余应力导致在晶间腐蚀的基础上演变为应力腐蚀开裂。

出现应力腐蚀开裂的316L管件

数据来源：中国腐蚀与防护网