不銹鋼為什么也生銹? 當不銹鋼管表面出現褐色銹斑(點)的時候,人們大感驚奇:認為 "不銹鋼是不生銹的,生銹就不是不銹鋼了,可能是鋼質出現了問題"。 其實,這是對不銹鋼缺乏了解的一種片面的錯誤看法。不銹鋼在一定的 條件下也會生銹的。
不銹鋼是在一般碳素鋼中添加一定含量的鉻元素冶煉制成的。不銹鋼之所以具有不銹性,關鍵是由于鋼中含有鉻這種元素。鉻在腐蝕介質的作用下,鋼件表面生成一層堅固致密的氧化物膜,稱作"鈍化膜"(富鉻氧化膜)。這層膜使金屬與外界的介質隔離,以防止氧原子的繼續滲入、進而獲得抗銹的能力。這層膜并且還有自我修復的能力,如果一旦遭到破壞,鋼中的鉻會與介質中的氧重新生成鈍化膜,繼續起保護作用。不銹鋼的不銹性,還與使用環境有關,不同的環境,要使用含鉻量不同的不銹鋼。含鉻量的高低是決定不銹鋼性能的根本因素。據悉歐美等國標準規定鉻含量最低不能小于10.5%,日本規定是11%,我國為12%。
不銹鋼的耐蝕性能:金屬的腐蝕,按機理可分為物理腐蝕、化學腐蝕與電化學腐蝕三種。生活實際、工程實際中的金屬腐蝕,絕大多數都屬于電化學腐蝕。應力腐蝕開裂(SCC):是指承受應力的合金在腐蝕性環境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術語。應力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發生于韌性高的材料中。發生應力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應力(不論是殘余應力還是外加應力,或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質存在。型紋的形成和擴展大致與拉應力方向垂直。這個導致應力腐蝕開裂的應力值,要比沒有腐蝕介質存在時材料斷裂所需要的應力值小得多。在微觀上,穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋,而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋,當應力腐蝕開裂擴展至其一深度時(此處,承受載荷的材料斷面上的應力達到它在空氣中的斷裂應力),則材料就按正常的裂紋(在韌性材料中,通常是通過顯微缺陷的聚合)而斷開。因此,由于應力腐蝕開裂而失效的零件的斷面,將包含有應力腐蝕開裂的特征區域以及與已微缺陷的聚合相聯系的"韌窩"區域。點腐蝕:點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微而分散發生高度的局部腐蝕,常見蝕點的尺寸小于1.00mm,深度往往大于表面孔徑,輕者有較淺的蝕坑,嚴重的甚至形成穿孔。晶間腐蝕:晶粒間界是結晶學取向不同的晶粒間紊亂錯合的界城,因而,它們是鋼中各種溶質元素偏析或金屬化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利區城。因此,在某些腐蝕介質中,晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕,大多數的金屬和合金在特定的腐蝕介質中都可能呈現晶間腐蝕。晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞,它與一般選擇性腐蝕不同之處在于,腐蝕的局部性是顯微尺度的,而宏觀上不一定是局部的??p隙腐蝕:是指在金屬構件縫隙處發生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑,是局部腐蝕的一種形式,它可能發全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成,例如,在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。全面腐蝕:是用來描述在整個合金表面上以比較均勺的方式所發生的腐蝕現象的術語。當發生全面腐蝕時,村料由于腐蝕而逐漸變薄,甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔心,因為,這種腐蝕通??梢酝ㄟ^簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預測它。均勻腐蝕:是指接觸腐蝕介質的金屬表面全部產生腐蝕的現象。根據不同的使用情況對耐蝕提出不同的指標要求,一般可分為兩大類:1、不銹鋼 指在大氣及弱腐蝕介質中耐蝕的鋼。腐蝕速率小于0.01mm/年的,認為是"完全耐蝕";腐蝕速率小于0.1mm/年的,認為是"耐蝕"的。 2、耐蝕鋼 指在各種強烈腐蝕介質中能耐蝕的鋼。
不銹鋼具有抵抗大氣氧化的能力---即不銹性,同時也具有在含酸、堿、鹽的介質中乃腐蝕的能力---即耐蝕性。但其抗腐蝕能力的大小是隨其鋼質本身化學組成、相互狀態、使用條件及環境介質類型而改變的。 如304鋼管,在干燥清潔的大氣中,有絕對優良的抗銹蝕能力,但將它移到海濱地區,在含有大量鹽份的海霧中,很快就會生銹了;而316鋼管則表現良好。因此,不是任何一種不銹鋼,在任何環境下都能耐腐蝕, 不生銹的。
不銹鋼生銹主要是表面的鈍化膜在一定條件下被破壞,空氣或液體中氧原子不斷滲入或金屬中,鐵原子不斷地析離出來,鐵元素與空氣中的氧氣或二氧化碳溶解于水中,產生氧化或電解的反應,形成疏松的氧化鐵,氫氧化鐵、堿式碳酸鐵等成分的過程。
不銹鋼表面膜受到破壞的形式很多,日常生活中多見的有如下幾種:
1.不銹鋼表面存積著含有其他金屬元素的粉塵或異類金屬顆粒的附 著物,在潮濕的空氣中,附著物與不銹鋼間的冷凝水,將二者連成一個微電池,引發了電化學反應,保護膜受到破壞,稱之謂電化學腐蝕。
2.不銹鋼表面粘附有機物汁液(如瓜菜、面湯、痰等),在有水氧情況下,構成有機酸,長時間的有機酸對金屬表面的腐蝕。
3.不銹鋼表面粘附含有酸、堿、鹽類物質(如裝修墻壁的堿水、石 灰水噴濺),引起局部腐蝕。
4.在有污染的空氣中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大氣 ),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液點,引起化學腐蝕。
5.不銹鋼表面依附有蚊蟲蒼蠅糞便,鳥獸糞便等造成的酸性腐蝕。
以上情況均可造成不銹鋼表面防護膜的破壞引發銹蝕。所以,為確保金屬表面永久光亮,不被銹蝕,我們建議:
1.必須經常對裝飾不銹鋼表面進行清潔擦洗,去除附著物,消除引發修飾的外界因素。
2. 海濱地區要使用316材質不銹鋼,316材質能抵抗海水腐蝕。(但316型號的鋼材非常昂貴,是304的兩倍多,因價格過高而沒能規模使用)。
3.市場上有些不銹鋼管化學成分不能符合相應國家標準,達不到304材質要求。因此也會引起生銹,這就需要用戶認真選擇有信譽廠家的產品。
由于不銹鋼類型多,列入標準的牌號多,同時尚有大量廣泛使用的非標準牌號,這些牌號性能各異,同時尚有大量廣泛使用的非標準牌號,這些牌號性能各異,因此恰如其分地選擇適用的不銹鋼牌號的難度很大。它涉及到材料學、腐蝕學以及工程學等多種學科的專門知識,除此以外,工程經驗是合理選用不銹鋼不可缺少的重要條件。
合理選擇不銹鋼的必備條件: 對不銹鋼部件或設備用材的合理選擇應必備下述條件和學科知識。
(1)服役條件
不銹鋼部件或設備的服役條件包括腐蝕介質成分、溫度、壓力、受力狀態、預期壽命等,是選擇適用不銹鋼的先決條件。充分了解部件的使用條件,是合理選擇不銹鋼必備的首要條件。
(2)深入了解不銹鋼性能和相關數據
應根據部件或設備的工作條件選擇不銹鋼材料,選材者應對各類不銹鋼性能、限制其使用的環境因素,是否易于購得等知識有較全面的了解,方能有針對性地進行選擇。
(3)工程實踐經驗
同類服役條件下,不銹鋼材料實際使用經驗是合理選材的重要依據,應特別予以重視。
(4)模擬試驗數據
在許多腐蝕環境下,在沒有實際使用經驗的條件下,實驗室模擬試驗數據或現場掛片數據往往是合理選用不銹鋼材料的關鍵數據。
馬志華原創轉載必須標明出處,侵權必究)