不锈钢耐腐蚀性能培训资料

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1、不锈钢 耐腐蚀性能 培训资料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。7.2.6.1 在各种环境中的耐腐蚀性能7.2.6.2.1 大气腐蚀不锈钢耐大气腐蚀基本上是随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、1Cr17 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

2、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。 在有氯化物污染的工业环境中，将造成不锈钢锈蚀。海洋环境 1Cr13 和 1Cr17 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 1Cr17Ni7 、1Cr18Ni9 和 0Cr18Ni9 ，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。 0Cr17Ni12Mo2 含钼

3、不锈钢在海洋环境中基本上是耐蚀的。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 更经常的清理。7.2.6.2.2 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

4、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。这种刚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。7.2.6.2.3 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

5、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，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。7.2.6.2.4 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

6、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的最 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。7.2.6.2.5 土壤 埋入土壤中的金属，取决于天气和其它因素，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。 0Cr17Ni12Mo2 不锈钢在所有土壤 试验中完全可以耐点蚀。7.2.6.2.6 硝酸含铬不小于

7、 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 0Cr18Ni9 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 0Cr18Ni9 相近。1Cr17不锈钢通常比0Cr18Ni9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 处理不是当，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。7.2.6.2.7 硫酸标准不锈钢牌号很少用于硫

8、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，硬使用低碳牌号 00Cr19Ni10 或 00Cr17Ni14Mo2 ， 或稳定化的牌号 0Cr18Ni11Ti 或 0Cr18Ni11Nb 不锈钢。7.2.6.2.8 磷酸奥氏体型不锈钢有极好的耐磷酸溶液腐蚀的性能， 并广 泛用于磷酸的生

9、产和和处理设备。在温度最高达107 C的各种浓度的情况下，其具有有效的耐腐蚀性能。在温度最高约 达95 C的情况下，用0Cr17Ni12Mo2不锈钢的设备可以很好 的处理“过磷酸” （超过 100%H 3PO4）。应注意，氟化物或氯化物盐类微量杂质有时存在于用湿法工艺生产的磷酸中。酸中的这些卤化物的存在可能对不锈钢的耐腐蚀性能有有害的影响。马氏体和铁素体型不锈钢的耐磷酸腐蚀性能显著地比 奥氏体不锈钢要差，因此一般不用于这种酸。7.2.6.2.9 盐酸甚至在室温，各种浓度的盐酸溶液都很快地腐蚀不锈 钢。因此在这种酸中不可能使用不锈钢。7.2.6.2.10 其他无机酸 奥氏体型不锈钢在几乎各种浓度

10、和温度下一般都具有 好的耐硼酸、 碳酸、氯酸和铬酸腐蚀的性能， 100%氯酸除外。 1Cr13 和 1Cr17 不锈钢对铬酸的耐腐蚀性能显著地不如奥氏 体型不锈钢，但具有相对较好的耐硼酸和碳酸腐蚀的性能。7.2.6.2.11 乙酸奥氏体型不锈钢一般具有极好的耐乙酸腐蚀的性能， 而 马氏体和铁素体型不锈钢对大多数耐乙酸腐蚀的用途是不 适当的。奥氏体型不锈钢在室温完全可以耐各种浓度乙酸的 腐蚀。在较高的温度， 0Cr17Ni12Mo2 和 0Cr19Ni13Mo3 比 其他奥氏体型不锈钢有更好的耐乙酸腐蚀性能。7.2.6.2.12 甲酸在室温情况下， 可以用任何奥氏体型不锈钢安全地处理 甲酸。然而

11、当是热的甲酸时，它可以很快地腐蚀不含钼的不 锈钢，因此，需要使用 0Cr17Ni12Mo2 和 0Cr19Ni13Mo3 。 在各种温度下甲酸都会很快地腐蚀马氏体和铁素体型不锈 钢。7.2.6.2.13 草酸一般情况下，在室温、最高浓度至少为 50%时，不锈钢 好的耐草酸腐蚀的性能。然而在较高的温度，草酸溶液正如 在室温、浓度为 100%一样，对所有的不锈钢都会有相当的 腐蚀。7.2.6.2.14 乳酸0Cr18Ni9不锈钢在温度最高约达 38 C时可用于乳酸储 存设备。在较高的温度，无钼奥氏体型不锈钢产生点蚀，所 以优先选用 0Cr17Ni12Mo2和0Cr19Ni13Mo3。马氏体和铁 素

12、体型不锈钢一般来说耐乳酸腐蚀的能力极低。7.2.6.2.15 碱不锈钢通常具有较好的耐弱碱腐蚀的性能， 例如氢氧化 铵。对于强碱，如氢氧化钠和氢氧化钾，在温度最高约为105 C、浓度最高约为50%寸，奥氏体型不锈钢有好的耐腐蚀 性能。在较高的温度和浓度，腐蚀速率可能变得显著。当温 度高于常压沸点（和稍低的温度，接近 50%浓度）时，奥氏 体型不锈钢就会出现应力腐蚀裂纹。7.2.6.2.16 盐溶液除在某些条件下的卤化物溶液之外，不锈钢一般来说有极好的耐盐溶液腐蚀的性能。对于酸性盐，不锈钢的耐腐蚀性 能在一定程度上必然受盐水解所形成的特殊的酸的影响。对 于较高温度的酸性盐溶液，含钼奥氏体型不锈钢

13、（ 0Cr17Ni12Mo2 和 0Cr19Ni13Mo3 ）通常比其他牌号不锈钢 耐腐蚀性能要好。在不锈钢用于卤化物溶液，特别是氯化物溶液时，应考虑到即使腐蚀速率一般较低，但点蚀和（或）应力腐蚀裂纹在一定条件下也可能产生。尽管有很多在在有氯化物的情况下使用不锈钢取得极好的效果（如食品加工设备和在在相对低的温度条件下流动的海水）但必需分别考虑各种用途。点蚀或应力腐蚀裂纹是否产生，取决于环境和设备设计及等方面 很多的因素。7.2.6.2 腐蚀现象7.2.6.2.1 点蚀如前所述，不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形 成看不见的氧化膜，使其成为是钝态的。该钝化膜的形成是 由于钢暴露在大气中时与

14、氧反应，或者时与其他含氧的环境 接触的结果。 如果钝化膜被破坏， 不锈钢就将继续腐蚀下去。 在很多情况下，钝化膜仅仅在金属表面的局部地方被破坏， 腐蚀的作用在于形成细小的孔或凹坑，在材料表面产生无规 律分布的小坑状腐蚀。 引起点蚀的因素出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子。不锈 钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜 的局部破坏。保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环 境，但正好这也是出现点蚀的条件。 产生点蚀的介质是在 CI- 、Br-、I-、CIO4-溶液中存在Fe3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或含有H2O2、02等的Na+、Ca+碱和碱土金属离子的氯化物溶 液。

15、点蚀速率随温度升高而增加。例如在浓度为 4%10% 氯化钠的溶液中，在90C时达到点蚀造成的损失最大；对于更稀的溶液，最大值出现在较高的温度。 防止点蚀的方法a) 避免卤素离子集中。b) 保证氧或氧化性溶液的均匀性，搅拌溶液和避免有 液体不流动的小块区域。c) 或者提高氧的浓度，或者去除氧。d) 增加 pH 值。与中性或酸性氯化物相比，明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少，或者完全没有(氢氧离子起防腐蚀剂的作用）e）在尽可能低的温度下工作。f）在腐蚀性介质中加入钝化剂。低浓度的硝酸盐或铬 酸盐在很多介质中是有效的（抑制离子优先吸附在 金属表面上，因此防止了氯化物离子吸附而造成腐 蚀）。g）采用阴

16、极防腐。有证据表明，用与低碳钢、铝或锌 电耦合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。含钼 2%4% 的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。 使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或一般腐蚀，腐蚀 介质例如氯化钠溶液、海水、亚硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。7.2.6.2.2 晶间腐蚀含碳量超过 0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或 铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐 蚀。这些钢在425815 C之间加热时，或者缓慢冷却通过这 个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化 物在晶界沉淀（敏化作用） ，并且造成最邻近的区域铬贫化 使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时，在 焊接热影响区造成