简述不锈钢的局部腐蚀问题

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1、不锈钢的局部腐蚀问题简述2016-06-03 编辑：无忧 金属材料科学与技术编者按：腐蚀是金属的三大主要失效方式之一。在较为苛刻的环境常常选用不锈钢来抑制金属的腐蚀。然而，工程师们发现：即使选用了不锈钢，构件在某些情况下仍然会发生腐蚀。当不锈钢发生点蚀以后，很多工程师便束手无策。笔者认为，很多工程师在选用不锈钢材料的时候，存在认识误区，这个误区便是不锈钢耐蚀甚至不发生腐蚀。曾记得有一句话这样说：男儿有泪不轻弹，只因未到伤心处。这句话用在不锈钢腐蚀也不为过，不锈钢也不是不腐蚀，只是因为未遇到更加苛刻的腐蚀环境。这里

2、就着重谈一谈不锈钢的局部腐蚀问题，希望能够给一些现场工程解除一些这方面的疑惑。 对于含铬镍的不锈钢材料来说，腐蚀有两种主要形式：一种是均匀腐蚀，另一种是局部腐蚀。在海洋大气中的铁锈就是一种一般或均匀腐蚀的典型例子。此处金属在其整个表面上均匀地被腐蚀。在这种情况下，钢表面形成疏松层，这层腐蚀产物很容易去除。均匀腐蚀是一种最容易处理的腐蚀形式，因为工程师可以定量地确定金属的腐蚀率并可精确地预测金属的使用寿命。因此，均匀腐蚀是一种遭受诟病最小的腐蚀形式。它虽然带来腐蚀破坏，但可预测也可控制。然而，局部腐蚀的发生经常令很

3、多工程师措手不及。这是因为，局部腐蚀引起的破坏是很难预测的，设备的寿命也不能精确地计算。其中最讨厌的点蚀，它是金属局部腐蚀中最难对付的一种。因为千里之堤，溃于蚁穴。这所谓的点蚀，就是千里之堤上的蚁穴。在金属发生腐蚀的过程中，会同时在电极上发生两种反应，一种是阴极反应，在阴极上非金属被还原，非金属得电子，化合价降低。另一种是阳极反应，阳极反应发生时，金属失去电子，化合价上升，金属离子从金属表面脱离。笔者想说的是，金属的腐蚀取决于腐蚀阻力最大的反应。因此，这也为解决金属腐蚀问题提供了一个主要指导思想。利用阴极和阳极关

4、系进行的耐蚀设计。如果某一大的阴极面与某一小的阳极面相连接时，阳极和阴极之间即会产生大的电流流动。这种情况必须避免。另一方面，当我们将情况颠倒一下，即让某一大的阳极面与小的阴极面相连接时，两种金属之间则会产生小的电流流动。这种情况是我们所期望的。我们将位于某一容器或槽中的焊接金属接点设计为阴极。紧固件装置是这样设计的，即将阴极紧固件（小面积）与阳极件（大面积）连接在一起。此概念的例子是将钢板用铜铆钉铆接在一起并暴露在流动速度低的海水中。铜质固定件为小的阴极面，而钢板为大的阳极面。这种设计是非常便利的，而且可产生良

5、好的相容性。点蚀问题。点蚀在金属表面没有缝隙出现的情况下也可以产生。点蚀的发生可能来自于两方面因素：环境中的氯离子和微观组织或成分的不均匀性。特殊的腐蚀剂如氯化物的浓度达到一定程度后会造成不锈钢的点蚀。如果因为敏化等原因导致不锈钢中微观组织不均匀或铬、镍含量不均匀，甚至达不到抗点蚀的能力时，也会发生点蚀。金属表面上的缺陷也会引起点蚀。例如，在不锈钢或镍合金保护性氧化层中的某个缺陷。点蚀可通过采用抗腐蚀能力高的合金或消除引起点蚀的化学元素的方法来防止。控制金属点蚀的另一个方面是消除环境介质中的阴极反应物，通常除氧会

6、有较好的效果。随着坑的底部趋于阳极化，坑或缝隙的周围区趋于阴极化，于是电池电流的关系即被形成。当坑或缝隙中的腐蚀进一步扩展时，则变为自催化反应。三价铁离子与氯离子作用形成氯化铁。该反应不断重复并快速产生金属穿孔现象。点蚀或缝隙腐蚀是一种非常危险的腐蚀形式，因为它高度局部化并能快速造成金属的穿透破坏。垢下腐蚀问题。正好在沉淀物下面或缝隙内，溶液中的氧含量是低的，在缝隙的外面大量溶液中的氧含量很高，这就建立了一个电池，其沉淀物下或缝隙中是阳极而其外面是阴极。含氯化物介质的缝隙的内部，pH值下降而氯化物浓集。这种酸性氯

7、化物条件导致腐蚀加快并且是自动起媒介作用的。接着便发生了严重的局部腐蚀。这种腐蚀形式的例子：当一个不锈钢紧固件放置在一块不锈钢钢板上并暴露于含氯化物的水中时产生。缝隙腐蚀可以在螺栓头或垫圈作为阳极区时发生。防止沉淀物和结垢生成或使用高合金含量的材料将有助于减少缝隙腐蚀。剥落腐蚀。在此情况下，金属表面上形成疏松、片状的腐蚀层。即使低速流动也会将腐蚀物的疏松层很容易地除去。于是，新的未腐蚀的金属又被暴露出来，从而将形成许多另外的片状层。再一次重复，这些片状层被很容易地除去并且过程在继续进行着。使用不易起化学反应的合金

8、可以避免剥落腐蚀。晶间腐蚀。出现于某些特殊的合金中，通常当它们在焊接或热处理期间加热到其敏感温度区时即可能会发生晶间腐蚀。当诸如某些不锈钢合金加热到425～870℃时，铬的碳化物即会在晶粒边界析出。导致碳化物附近出现贫铬区同时影响晶界区的钝化性。在特殊介质中，如硝酸或高温水中，可能出现低铬区的溶蚀现象。晶粒是以一种砂糖似的表面出现的，当用一取样器擦过时，它们很容易被擦掉。