不銹鋼的腐蝕匯總

1、第三部分不銹鋼的腐蝕一、概述1、不銹鋼的定義不銹鋼是一系列在空氣，水，鹽的水溶液，酸以及其它腐蝕介質(zhì)中具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的鋼種。在空氣中耐腐蝕的鋼稱為“不銹鋼”，在各種腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)中耐腐蝕的鋼種稱為“耐酸鋼”。通常，我們把不銹鋼與耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹耐酸鋼，或簡(jiǎn)稱為不銹鋼。根據(jù)習(xí)慣用法，不銹鋼一詞常包括耐酸鋼在內(nèi)?，F(xiàn)有的不銹鋼從化學(xué)成分來(lái)看，都是高鉻鋼。由于在大氣中，當(dāng)鋼中的鉻含量超過(guò)大約12%時(shí)，就基本上不會(huì)生銹。鋼的這種不銹性一般認(rèn)為與鋼在氧化性介質(zhì)中的鈍化現(xiàn)象有關(guān)。2、不銹鋼的分類不銹鋼分類主要有以下幾種方式：1）按化學(xué)成分分有鉻鋼（及鉻鉬鋼），鉻鎳鋼，鉻錳鋼（或鉻錳氮鋼），鉻錳鎳鋼等。

2、2）按顯微組織分有奧氏體鋼，鐵素體鋼，馬氏體鋼，奧氏體+鐵素體雙相鋼，鐵素體+馬氏體雙相鋼奧氏體鋼等3）按用途分有耐海水不銹鋼，耐點(diǎn)蝕不銹鋼（統(tǒng)一在某一鋼種上），耐應(yīng)力腐蝕破裂不銹鋼，耐濃硝酸腐蝕不銹鋼，耐硫酸腐蝕不銹鋼，深沖用不銹鋼，高強(qiáng)度不銹鋼，易切削不銹鋼，耐熱不銹鋼等。二、不銹鋼的點(diǎn)蝕1、點(diǎn)蝕現(xiàn)象和識(shí)別點(diǎn)蝕是在不銹鋼表面上局部形成的具有一定深度的小孔或銹斑。由于點(diǎn)蝕常常被銹層，腐蝕產(chǎn)物等覆蓋，因而難以發(fā)現(xiàn)。在金相顯微鏡下觀察點(diǎn)蝕，其斷面有多種形貌。點(diǎn)蝕一般系在特定腐蝕介質(zhì)中，特別是在含有C（包括Br_,I_）離子的介質(zhì)中產(chǎn)生。使不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕的常見介質(zhì)有：大氣，水介質(zhì)及水蒸氣，海水，漂

3、白液，各種有機(jī)和無(wú)機(jī)氯化物等。點(diǎn)蝕可在室溫下出現(xiàn)并隨腐蝕介質(zhì)溫度升高而更易產(chǎn)生并更趨嚴(yán)重。點(diǎn)蝕不僅可導(dǎo)致設(shè)備，管線等穿孔而破壞，而且常常誘發(fā)晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕。雖然，不銹鋼的點(diǎn)蝕事故僅占化工，石油等系統(tǒng)腐蝕破壞的20%，但在大氣中使用的不銹鋼，卻有近80%是由于點(diǎn)蝕和銹斑而損壞。見圖1（a）、（b）。2、機(jī)理一般認(rèn)為，不銹鋼的點(diǎn)蝕是在金屬表面非金屬夾雜物，析出相，晶界，位錯(cuò)露頭等缺陷處，由于鈍化膜較脆弱，在特定腐蝕介質(zhì)作用下，鈍化膜修復(fù)能力差而造二氧化碳引起的點(diǎn)蝕（a）Crl3不銹鋼的局部腐蝕（b）圖1成的破壞。點(diǎn)蝕的出現(xiàn)包括成核和擴(kuò)展二個(gè)階段?，F(xiàn)以鋼的表面上存在硫化錳夾雜為例簡(jiǎn)述如

4、下：點(diǎn)蝕的成核：在溶液中有C存在時(shí)，金屬表面有硫化錳夾雜的部位，由于難以鈍化，再鈍化而產(chǎn)生優(yōu)先溶解并形成小孔坑。硫化物溶解產(chǎn)生H+（或H2S），對(duì)不銹鋼的新鮮表面產(chǎn)生活化作用，防止小孔坑的再鈍化而形成孔蝕源。點(diǎn)蝕的擴(kuò)展：孔蝕源形成后，溶解下來(lái)的金屬離子會(huì)產(chǎn)生水解而生成H+并使局部溶液的pH值下降，進(jìn)而又加速金屬的溶解，使孔坑進(jìn)一步擴(kuò)大，加深。隨著蝕孔加深并由于腐蝕產(chǎn)物覆蓋了蝕坑口，從而使蝕孔內(nèi)物質(zhì)遷移困難，導(dǎo)致蝕孔內(nèi)pH值的進(jìn)一步降低。同時(shí)，C在蝕孔內(nèi)富集，使蝕孔進(jìn)一步加速擴(kuò)大并加深，最后形成點(diǎn)蝕。研究表明，在特定介質(zhì)中，只要不銹鋼的腐蝕電位超過(guò)點(diǎn)蝕電位，就能產(chǎn)生點(diǎn)蝕。3、材料選擇提高不銹鋼的

5、純度并降低不銹鋼的不均勻性，選擇鈍化和再鈍化能力強(qiáng)的材料是防止不銹鋼點(diǎn)蝕的有力措施。提高不銹鋼的純度，可通過(guò)爐外精煉手段，降低鋼中的氣體和非金屬夾雜物的含量。研究表明，鋼中的氧化物，特別是A12O3；鋼中的硫化物，特別是MnS；鋼中氮化物，特別是TiN,由于它們本身的物理，化學(xué)性質(zhì)，在介質(zhì)作用下，常常作為敏感位置而誘發(fā)點(diǎn)蝕。研究還表明，對(duì)于常用的18-8型Cr-Ni鋼和18-12-2型Cr-Ni-Mo鋼，在降低鋼中S量的同時(shí)降低Mn量也有利于耐點(diǎn)蝕性能的提高。降低不銹鋼的不均勻性，特別是要防止M23C6等碳化物和金屬間相的析出。因?yàn)樗鼈冎車鶦r,Mo等耐點(diǎn)蝕元素的貧化，使它們極易成為點(diǎn)蝕的敏感

6、位置。由于Cr,Mo,N等元素對(duì)提高不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性非常有效，為了提高不銹鋼的鈍化和再鈍化能力，就要選用高Cr,Mo含量的奧氏體，奧氏體+鐵素體雙相鋼和鐵素體不銹鋼；選用高Cr,Mo且含N的奧氏體和奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼。如果把常用的不銹鋼按其耐點(diǎn)蝕能力由小到大排列起來(lái)，大致可以得到下列順序：奧氏體不銹鋼：0Crl8Ni9Ti0Crl8Nil2Mo2TiOCr18Nil2Mo3Ti00Cr25Ni22Mo2N00Cr27Ni31Mo4Cu00Crl8NillTi0Crl7Nil2Mo20Cr19Ni13Mo300Cr18Ni16Mo5(N)00Cr20Ni18Mo6CuNOCr19Ni900

7、Crl7Nil4Mo200Cr19Ni13Mo3N00Cr20Ni25Mo4.5Cu00Cr25Ni25Mo5N00Crl9NilO0Cr17Ni12Mo2N0Crl7Nil4Mo2N0Cr18Ni14Mo2Cu2N00Cr19Ni13Mo300Cr24Ni22Mo6Mn3CuN鐵素體不銹鋼：OCr1700Cr18Mo10Cr1300Cr26Mo1OCr17Ti00Cr18Mo2OOCr30Mo200Cr25Ni4Mo4Ti00Cr29Ni2Mo4奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼：00Cr18Ni5Mo3Si200Cr18Ni6Mo3Si2Nb(N)00Cr25Ni7Mo3N00Cr22Ni5Mo3N

8、00Cr25Ni7Mo3WCuN注：順表中箭頭方向耐點(diǎn)蝕能力提高二、縫隙腐蝕1、現(xiàn)象和識(shí)別不銹鋼表面上若存在金屬和非金屬夾雜物,例如金屬微粒，砂粒，灰塵，臟物，海生物，或者由于結(jié)構(gòu)上的原因，例如鉚接，螺栓聯(lián)接，墊片（圈），管與管板脹接，與非金屬接觸等，均可形成縫隙。在腐蝕介質(zhì)作用下，縫隙內(nèi)出現(xiàn)腐蝕，就是縫隙腐蝕?？p隙腐蝕一般根據(jù)縫隙形狀不同而具有一定的外形。輕微時(shí)，可以是縫隙內(nèi)的一般（全面）腐蝕，嚴(yán)重時(shí)，多為成片的點(diǎn)蝕狀或潰瘍狀。研究表明，幾乎所有的腐蝕介質(zhì)均可引起不銹鋼的縫隙腐蝕，而沒有特定介質(zhì)的選擇。但是在含C環(huán)境中的縫隙腐蝕則最為常見；縫隙腐蝕對(duì)縫隙尺寸有一定的要求，既要使縫隙內(nèi)，外溶液

9、之間的物質(zhì)遷移發(fā)生困難，還要能允許溶液進(jìn)入縫隙內(nèi)，不銹鋼產(chǎn)生縫隙腐蝕的縫隙寬度一般在0.0250.1mm范圍內(nèi)。2、機(jī)理：縫隙腐蝕可分為孔蝕型縫隙腐蝕和活化型縫隙腐蝕二種。前者是以孔蝕為起源的縫隙腐蝕，主要是由于縫隙內(nèi)鈍化膜的氧化性破壞而引起的；后者的形成機(jī)理簡(jiǎn)述如下：由于縫隙的存在，縫隙內(nèi)溶液組成物質(zhì)遷移產(chǎn)生困難。例如，腐蝕溶液中能使不銹鋼鈍化的氧進(jìn)入縫隙，只能通過(guò)擴(kuò)散，因而過(guò)程緩慢。為了維持不銹鋼鈍態(tài)，縫隙內(nèi)氧迅速耗掉而又的不到及時(shí)補(bǔ)充，致使不銹鋼表面鈍化膜開始還原性溶解。這種溶解的結(jié)果使腐蝕產(chǎn)物金屬鹽逐漸濃縮，通過(guò)水解，縫隙內(nèi)溶液的pH值急劇下降。當(dāng)pH值降低到不銹鋼在溶液中的去鈍化pH

10、值*時(shí)，縫隙內(nèi)不銹鋼表面的鈍化膜便產(chǎn)生還原性破壞而形成縫隙腐蝕。3、材料選擇不銹鋼的縫隙腐蝕主要是因?yàn)榭p隙內(nèi)的溶液酸化，缺氧而引起表面鈍化膜破壞。因而，提高不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性和鈍化，再鈍化能力同樣是提高不銹鋼耐縫隙腐蝕能力的重要措施。因此，選用耐點(diǎn)蝕材料的一些措施同樣適用于耐縫隙腐蝕材料的選擇。三、腐蝕疲勞現(xiàn)象和識(shí)別在介質(zhì)與交變應(yīng)力共同作用下所引起的不銹鋼的破壞稱為腐蝕疲勞。由于不銹鋼多在腐蝕環(huán)境中使用，因此在交變應(yīng)力作用下，所產(chǎn)生的不銹鋼的破壞多為腐蝕疲勞。與一般機(jī)械疲勞相比，不銹鋼的腐蝕疲勞表面上常見明顯的腐蝕和點(diǎn)蝕。腐蝕疲勞既可以是僅有一條裂紋，也可以有多條裂紋并存，這與不銹鋼的腐蝕疲

11、勞既可以在一點(diǎn)又可以在多處生核并擴(kuò)展有關(guān)。不銹鋼腐蝕疲勞裂紋宏觀常見切向何正向擴(kuò)展并多呈鋸齒狀和臺(tái)階狀；微觀上裂紋一般沒有分支且裂紋尖端較鈍。除腐蝕和裂紋外，不銹鋼腐蝕疲勞最重要的特點(diǎn)是斷口上有一般機(jī)械疲勞的各種特征。例如，宏觀斷口較平整，呈瓷狀或貝殼狀，有疲勞弧線，疲勞臺(tái)階，疲勞源等；微觀斷口則有疲勞條紋等。不銹鋼在任何腐蝕介質(zhì)中均可產(chǎn)生腐蝕疲勞，而沒有介質(zhì)的選擇。為了驗(yàn)證是否是腐蝕疲勞，還可根據(jù)提高鋼的強(qiáng)度和耐蝕性或排除腐蝕介質(zhì)的作用后，是否仍出現(xiàn)破壞來(lái)斷定。如果由于鋼強(qiáng)度提高，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長(zhǎng)，則可斷定原斷裂為機(jī)械疲勞；如果提高了鋼的耐蝕性或排除了腐蝕介質(zhì)的作用后，不銹鋼疲勞

12、斷裂消失或壽命延長(zhǎng)，則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。根據(jù)斷口特征可以準(zhǔn)確的把應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞區(qū)別開來(lái)。2、機(jī)理目前，不銹鋼腐蝕疲勞的機(jī)理主要有以下幾種模型。點(diǎn)蝕應(yīng)力集中模型：認(rèn)為不銹鋼點(diǎn)蝕坑底部的應(yīng)力集中是引起裂紋成核的主要原因；形變金屬優(yōu)先溶解模型：認(rèn)為形變金屬為陽(yáng)極，未變形金屬為陰極，從而導(dǎo)致形變部分的優(yōu)先溶解；表面膜破裂模型：認(rèn)為在交變應(yīng)力作用下，金屬滑移帶穿透表面膜，形成無(wú)保護(hù)膜的臺(tái)階，從而使其處于活化態(tài)而溶解，引起裂紋成核?；?溶解反復(fù)作用而形成腐蝕疲勞；吸附模型：認(rèn)為腐蝕介質(zhì)中的活化物質(zhì)吸附到金屬表面上，使表面能降低，改變了材料的力學(xué)性能，從而使不銹鋼表面滑移帶的產(chǎn)生和裂紋的擴(kuò)展更易

13、進(jìn)行。3、材料選擇選擇耐蝕性更好的不銹鋼和具有復(fù)相結(jié)構(gòu)的雙相不銹鋼，是解決不銹鋼腐蝕疲勞的主要措施。由于不銹鋼的腐蝕疲勞多以點(diǎn)蝕為起源，因此，為了防止腐蝕疲勞可選擇耐點(diǎn)蝕好的各種不銹鋼。例如，含Cr,Mo較高的馬氏體不銹鋼，Cr-Ni奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼等。由于一些雙相不銹鋼不僅Cr,Mo較高，且多含有N,因此耐點(diǎn)蝕性能好，同時(shí)，由于其組織具有復(fù)相結(jié)構(gòu)，不僅顯著提高鋼的腐蝕疲勞強(qiáng)度，而且疲勞裂紋的擴(kuò)展也較單相組織結(jié)構(gòu)困難，所以，選用雙相不銹鋼是解決不銹鋼腐蝕疲勞破壞的重要途徑。四、刀狀腐蝕1、現(xiàn)象和識(shí)別：在含Ti,Nb的Cr-Ni奧氏體不銹鋼焊縫與母材之交界處的很窄區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，而

14、母材和焊縫本身則腐蝕輕微，甚至未見腐蝕，金相顯微鏡下觀察可見敏化態(tài)晶間腐蝕的特徽。研究表明，含Ti的Cr-Ni不銹鋼，無(wú)論是在氧化性介質(zhì)，還是在還原性介質(zhì)中，均可產(chǎn)生刀狀腐蝕。2、機(jī)理：冶煉廠在生產(chǎn)含Ti(Nb)的Cr-Ni奧氏體不銹鋼時(shí)(例如lCrl8Ni9Ti,0Crl8Ni9Ti，0Crl8NillTi,0Cr18Ni11Nb等)，經(jīng)冶煉，澆注，鍛，軋等成材后，出廠前一般經(jīng)過(guò)9201150C加熱，隨后急冷的固溶處理。此時(shí)鋼中的Ti(或Nb)大都應(yīng)以TiC(NbC)的形式存在。但經(jīng)焊接后，與焊縫相鄰的高溫(=1150C)狹窄區(qū)域內(nèi)TiC(NbC)就會(huì)分解，鋼中碳便會(huì)溶于奧氏體基體中。在隨后

15、的冷卻過(guò)程中，當(dāng)此高溫區(qū)通過(guò)450850C，即敏化溫度范圍時(shí)，又會(huì)有大量富鉻的M23C6(Cr23C6)沿晶界析出，從而導(dǎo)致晶界鉻的貧化，在介質(zhì)作用下便會(huì)出現(xiàn)刀狀腐蝕。因此，刀狀腐蝕系含Ti(Nb)的Cr-Ni奧氏體不銹鋼在焊縫熔合線上出現(xiàn)的一種晶間腐蝕，是鋼中TiC(NbC)分解，Ti和C溶解，隨后富鉻的M23C6析出，形成貧鉻區(qū)的結(jié)果。本質(zhì)上與敏化態(tài)晶間腐蝕沒有區(qū)別。3、材料選擇從根本上講,刀狀腐蝕仍然是因含Ti（Nb）的Cr-Ni奧氏體不銹鋼中常常含有比較高的C量而引起的。因此，在選擇材料時(shí)首先考慮選用低碳（0.040.06%）和超低碳（v=0.03%）Cr-Ni奧氏體不銹鋼以代替含Ti

16、（Nb）的不銹鋼；當(dāng)必須選用含Ti（Nb）的Cr-Ni奧氏體不銹鋼時(shí)，也須將鋼中的碳量控制在允許的范圍內(nèi)并盡量低。五、晶間腐蝕不銹鋼的晶間腐蝕是沿不銹鋼晶粒間界產(chǎn)生的一種優(yōu)先破壞.它曾經(jīng)是人們20世紀(jì)3050年代最為關(guān)注，最為常見的腐蝕破壞形式。雖然不銹鋼敏化態(tài)晶間腐蝕的事故已大大減少，但非敏化態(tài)晶間腐蝕的研究和解決尚需人們繼續(xù)努力。（一）鉻鎳奧氏體不銹鋼的敏化態(tài)晶間腐蝕1、現(xiàn)象和識(shí)別敏化態(tài)晶間腐蝕出現(xiàn)在焊接構(gòu)件的焊縫熱影響區(qū)或構(gòu)件經(jīng)過(guò)450850C加熱的部件，在介質(zhì)作用下導(dǎo)致這些部位的泄漏或破損；產(chǎn)生敏化態(tài)晶間腐蝕的設(shè)備，部件等，其尺寸，外形幾乎沒有變化且無(wú)任何塑性變形；除受腐蝕的區(qū)域外，其

17、它部位沒有任何腐蝕的跡象，仍具有明顯的金屬光澤；局部取樣檢查，受腐蝕部位的強(qiáng)度，塑性已嚴(yán)重喪失，冷彎時(shí)不僅出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重時(shí)常常出現(xiàn)脆斷和晶粒脫落且落地?zé)o金屬聲。在金相顯微鏡和掃描電鏡下可以明顯看到鋼的晶界由于受腐蝕而變寬，多呈網(wǎng)狀，嚴(yán)重時(shí)還有晶粒脫落現(xiàn)象。2、機(jī)理常見的敏化態(tài)晶間腐蝕應(yīng)用貧鉻理論可得到圓滿的解釋。Cr-Ni奧氏體不銹鋼在使用前或冶煉廠出廠交貨狀態(tài)多為固溶處理狀態(tài)。即將不銹鋼加熱到高溫（10001150C左右，隨鋼種而異），保溫后快冷（一般為水冷）。此時(shí)，當(dāng)Cr-Ni奧氏體不銹鋼中含碳量在0.020.03%以上時(shí)（隨鋼中的含Ni量而異），碳在鋼中便處于過(guò)飽和狀態(tài)。隨后,在不銹鋼的

18、加工及設(shè)備，構(gòu)件的制造和使用過(guò)程中，若要經(jīng)過(guò)450850C的敏化溫度加熱（例如焊接或在此溫度范圍內(nèi)使用），則鋼中過(guò)飽和的碳就會(huì)向晶界擴(kuò)散，析出并與其附近的鉻形成鉻的碳合物。在常用的Cr-Ni奧氏體不銹鋼中，這種碳化物一般為Cr23C6M23C6。由于這種碳化物含有較高的Cr,所以鉻碳化物沿晶界沉淀就導(dǎo)致了碳化物周圍鋼的基體中Cr濃度的降低，形成所謂“貧鉻區(qū)”。當(dāng)鉻碳化物沿晶界沉淀呈網(wǎng)狀時(shí)，貧鉻區(qū)亦呈網(wǎng)狀，不銹鋼耐腐蝕是因?yàn)樵诮橘|(zhì)作用下，鋼中含有足以使鋼在此介質(zhì)中鈍化的鉻量。而貧鉻區(qū)鉻量不足，使鈍化能力降低，甚至消失，而奧氏體晶粒本身仍具有足夠鈍化（耐蝕）能力，因此，在腐蝕介質(zhì)作用下晶界附近連成

19、網(wǎng)狀的貧鉻區(qū)便優(yōu)先溶解而產(chǎn)生晶間腐蝕。3、常見介質(zhì)容易使Cr-Ni奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的常見介質(zhì)種類很多，下表僅列出其中的一部分供參考。表1使Cr-Ni奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的常見介質(zhì)硝酸+鹽酸，硝酸硫酸+硝酸，硫酸硝酸+氫氟酸，硝酸+醋酸硫酸+甲醇，硫酸銅硝酸+氯化物，氟化物硫酸+硫酸亞鐵硝酸+硝酸鹽，磷酸硫酸+硫酸銨，氫氟酸磷酸+硝酸，乳酸硫酸+硫酸銅，人體液磷酸+硫酸，甲酸硫酸鐵+氫氟酸，氯化鐵尿素甲銨液4、材料選擇長(zhǎng)期以來(lái)，人們選用含穩(wěn)定化元素Ti,Nb的Cr-Ni奧氏體不銹鋼，例如1Cr18Ni9Ti,0Crl8NillTi,lCrl8Nil2Mo2Ti,lCrl8Nil2Mo

20、3Ti,lCrl8NillNb,0Crl8NillNb等以防止敏化態(tài)晶間腐蝕并取得了滿意的結(jié)果。Ti,Nb的作用主要是與鋼中過(guò)飽和的碳形成穩(wěn)定的TiC,NbC等碳化物而防止或減少鉻碳化物Cr23C6的形成。但是含穩(wěn)定化兀素Ti,Nb，特別是含Ti的不銹鋼有許多缺點(diǎn)。在不銹鋼冶煉工藝日新月異的今天。有些缺點(diǎn)已嚴(yán)重阻礙了不銹鋼冶煉生產(chǎn)的科技進(jìn)步并給使用帶來(lái)了不必要的損失和危害。例如，Ti的加入，使鋼的粘度增加，流動(dòng)性降低，給不銹鋼的連續(xù)澆注工藝帶來(lái)了困難；Ti的加入，使鋼錠，鋼坯表面質(zhì)量變壞，不僅大大增加冶金廠的修磨量，而且顯著降低鋼的成材率，從而提高了不銹鋼的成本；Ti的加入，由于TiN等非金屬

21、夾雜物的形成，降低了鋼的純潔度，不僅使鋼的拋光性能變差，而且由于TiN等夾雜常常成為點(diǎn)蝕源而使鋼的耐蝕性下降；含Ti的不銹鋼焊后在介質(zhì)作用下，沿焊縫熔合線易出現(xiàn)“刀狀腐蝕”，同樣引起焊接結(jié)構(gòu)設(shè)備的腐蝕破壞。由于含Ti不銹鋼的上述缺點(diǎn)，在不銹鋼產(chǎn)量最大的日本，美國(guó)含Ti的18-8Cr-Ni不銹鋼的產(chǎn)量?jī)H占Cr-Ni不銹鋼產(chǎn)量的12%，而我國(guó)仍占Cr-Ni不銹鋼產(chǎn)量的90%以上。這既反映了我國(guó)不銹鋼生產(chǎn)和鋼種使用上的不合理，也說(shuō)明我國(guó)在不銹鋼生產(chǎn)和使用中，鋼種結(jié)構(gòu)上的落后狀況。建議選用超低碳Cr-Ni奧氏體不銹鋼。由于超低碳C=0.10%的超低碳Cr-Ni奧氏體不銹鋼，它們不僅強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕，

22、耐點(diǎn)蝕等性能也均較含Ti,Nb的不銹鋼為佳。建議含Ti,Nb的Cr-Ni奧氏體不銹鋼僅用于低碳，超低碳不銹鋼無(wú)法替代的條件下，例如作為耐熱鋼使用和在連多硫酸等用途中使用。（二）鉻鎳奧氏體不銹鋼的非敏化態(tài)（固溶態(tài)）晶間腐蝕鉻鎳奧氏體不銹鋼的非敏化態(tài)晶間腐蝕，1949年才被人們發(fā)現(xiàn)，雖然也開展了一些研究工作，但截止目前為止，從理論到實(shí)踐還沒有獲得滿意的解釋和解決。1、現(xiàn)象和識(shí)別非敏化態(tài)（固溶態(tài)）晶間腐蝕系指Cr-Ni奧氏體不銹鋼在經(jīng)過(guò)高溫（10001150C）加熱,保溫后迅速冷卻后的固溶狀態(tài)，不需要再經(jīng)過(guò)敏化（焊接或450850C敏化溫度加熱）處理，在一些腐蝕介質(zhì)中同樣出現(xiàn)的晶間腐蝕。產(chǎn)生非敏化態(tài)

23、晶間腐蝕的Cr-Ni奧氏體不銹鋼既包括普通不銹鋼，也包括耐敏化態(tài)晶間腐蝕的超低碳不銹鋼和含穩(wěn)定化元素Ti,Nb的不銹鋼。非敏化態(tài)晶間腐蝕主要出現(xiàn)在含Cr6+的HNO3中。除65%的HNO3外，在濃HN03，特別是在發(fā)煙硝酸中最易出現(xiàn)。此外，國(guó)內(nèi)在二氧化碳汽提法生產(chǎn)尿素的條件下，在高溫，高壓尿素甲銨液中，在液相，汽液相交界處，在汽相中均發(fā)現(xiàn)了尿素級(jí)和非尿素級(jí)的00Cr17Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N以及Fe-Ni基耐蝕合金00Cr20Ni35Mo2Cu3Nb（Carpenter20cd-3）的非敏化態(tài)晶間腐蝕。非敏化態(tài)晶間腐蝕一般出現(xiàn)在遠(yuǎn)離焊縫的母材上。對(duì)它的識(shí)別基本上與敏化態(tài)晶

24、間腐蝕相同。但是，在金相顯微鏡和掃描電鏡下觀察，在尿素生產(chǎn)裝置中所出現(xiàn)的Cr-Ni奧氏體不銹鋼的非敏化態(tài)晶間腐蝕形態(tài)，發(fā)現(xiàn)與前述敏化態(tài)晶間腐蝕有很大的不同。主要表現(xiàn)在晶間腐蝕裂紋較寬但常常延伸較淺且常伴隨有晶粒脫落，但晶界并未見析出物。2、機(jī)理研究表明，應(yīng)用溶質(zhì)（雜質(zhì)）偏聚理論能夠較滿意地解釋固溶態(tài)（非敏化態(tài)）晶間腐蝕產(chǎn)生的原因。在含Cr6+的硝酸介質(zhì)中，選擇高純的Cr-Ni不銹鋼Crl4Nil4和lCrl8NillTi，研究了C,P,Si,B等對(duì)非敏化態(tài)晶間腐蝕的影響，當(dāng)C=0.01%，顯著有害；Si量在Cr-Ni不銹鋼正常含量（0.8%）范圍附近時(shí)，其非敏化態(tài)晶間腐蝕敏感性最大，高于或低于

25、此含量，晶間腐蝕敏感性下降;B量=0.0008%,對(duì)非敏化態(tài)晶間腐蝕便有害。對(duì)含Si,P極低的高純Cr-Ni奧氏體鋼的進(jìn)一步研究表明，這些不銹鋼在非敏化態(tài)均無(wú)晶間腐蝕傾向。采用透射電鏡和俄歇譜儀進(jìn)行晶界分析結(jié)果已證實(shí)晶界P,Si,B等元素的偏聚并優(yōu)先溶解是導(dǎo)致非敏化態(tài)晶界腐蝕的主要原因。但是，P,Si,B等雜質(zhì)元素沿晶界偏聚導(dǎo)致非敏化態(tài)晶間腐蝕僅僅是由于晶界和晶內(nèi)形成化學(xué)濃差而引起的單純電化學(xué)腐蝕過(guò)程，或者是由于偏聚引起晶界耐蝕性下降，還是有其它因素的影響，尚有待于進(jìn)一步探討。3、材料選擇從理論上講，發(fā)展P=0.01%,Si=0.10%,B10的堿性高溫水固溶態(tài)當(dāng)有縫隙存在時(shí)含NaOH的高溫水

26、固溶態(tài)例如，316C時(shí)的10%和45%NaOH硫酸+CI水溶液固溶態(tài)在室溫下也可產(chǎn)生3、機(jī)理：由于應(yīng)力腐蝕的影響因素多，過(guò)程比較復(fù)雜，因此，截至目前為止，對(duì)不銹鋼應(yīng)力腐蝕的尚未取得統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。對(duì)于咼強(qiáng)度不銹鋼，例如馬氏體和馬氏體沉淀硬化不銹鋼的應(yīng)力腐蝕，許多人認(rèn)為氫脆起主導(dǎo)作用。但也有人認(rèn)為，在中性水溶液中，對(duì)13%Cr馬氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕起主導(dǎo)作用的不是氫脆，而是陽(yáng)極溶解。對(duì)于Cr-Ni奧氏體不銹鋼，許多研究工作者也曾提出氫脆是它們產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的主要機(jī)制。主要依據(jù)是在沸騰的Mg,Li,Ca等的氯化物溶液中，在咼溫水和蒸汽中，在室溫H2SO4+NaCl混合介質(zhì)中，由于氫的吸附，鋼的塑性顯著降

27、低；在腐蝕電位和陰極極化下，有氫析出的可能性；在應(yīng)力作用下，奧氏體形變可在局部產(chǎn)生*馬氏體，同時(shí)，鋼中氫量增加，可促進(jìn)這種馬氏體轉(zhuǎn)變斷裂后，通過(guò)斷口觀察，認(rèn)為屬于氫脆斷裂。但是，對(duì)于大量使用的Cr-Ni奧氏體不銹鋼，從裂紋尖端產(chǎn)生陽(yáng)極溶解而引起應(yīng)力腐蝕，目前傾向于用滑移-溶解-斷裂模型來(lái)加以解釋。在介質(zhì)作用下，Cr-Ni奧氏體不銹鋼表面上存在著籍以耐腐蝕的保護(hù)膜（鈍化膜）。在拉伸應(yīng)力作用下，位錯(cuò)沿著滑移面運(yùn)動(dòng)至金屬表面，在表面產(chǎn)生滑移臺(tái)階，使表面膜產(chǎn)生局部破裂并暴露出沒有保護(hù)膜的裸金屬。有膜與無(wú)膜金屬間形成微電池。在介質(zhì)作用下，作為陽(yáng)極的裸金屬產(chǎn)生陽(yáng)極溶解。此時(shí)，保護(hù)膜的作用不僅為腐蝕過(guò)程提供了陰極，而且又使陽(yáng)極溶解集中在局部區(qū)域。顯然，保護(hù)膜破裂后，若所暴露的裸金屬一直處于活化腐蝕狀態(tài)，則腐蝕必然會(huì)同時(shí)向橫向發(fā)展。于是，裂紋尖端的曲率半徑增大，應(yīng)力集中程度隨之減小，進(jìn)而導(dǎo)致裂紋向縱深發(fā)展的速度變慢直至最后終止。但是，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和應(yīng)力腐蝕工程事故分析中均可看到，不銹鋼應(yīng)力腐蝕裂紋尖端非常微細(xì)。因此，一般認(rèn)為，在裸金屬受到腐蝕的同時(shí)，還存在著一個(gè)能阻止腐蝕向橫向發(fā)展的過(guò)程，才能使裂紋沿縱向擴(kuò)展。此過(guò)程就是不銹鋼的再鈍化。因此，滑移-溶解-斷