點(diǎn)蝕是在不銹鋼表面上局部形成一定深度的小孔或銹斑的一種腐蝕,在其余的大面積區(qū)域材料完好,而點(diǎn)蝕處可能形成穿孔,這種腐蝕的危害十分嚴(yán)重。
點(diǎn)蝕易在含Cl-、Br-、I-等鹵素離子的介質(zhì)中產(chǎn)生,常見(jiàn)介質(zhì)為大氣、水、水蒸氣、海水,漂白液,各種有機(jī)和無(wú)機(jī)氯化物等。在這些介質(zhì)中可在室溫下出現(xiàn),并隨溫度升高而加速。點(diǎn)蝕的嚴(yán)重程度與介質(zhì)溫度、Cl-等鹵素離子含量、pH值及相對(duì)流動(dòng)速度相關(guān),同時(shí)受鋼表面非金屬類雜物、析出相、位錯(cuò)露頭等因素影響。
在特定介質(zhì)條件,不銹鋼的點(diǎn)蝕由生核和擴(kuò)展兩個(gè)階段組成。在易產(chǎn)生點(diǎn)蝕的環(huán)境中,在不銹鋼表面存在缺陷的部位,由于難于鈍化或鈍化膜遭到破壞,而后再鈍化又受到阻止,于是產(chǎn)生優(yōu)先溶解形成小蝕坑,這種小蝕坑即為微孔蝕源,隨后溶解下來(lái)的金屬離子水解生成H+并使局部蝕坑溶液的pH值下降,加劇了金屬的溶解,使孔蝕擴(kuò)大、加深。加之腐蝕產(chǎn)物覆蓋孔蝕坑,使孔坑內(nèi)的溶液流動(dòng)困難,蝕坑內(nèi)pH值進(jìn)一步降低,Cl-等產(chǎn)生點(diǎn)蝕的陰離子達(dá)到較高的富集程度,使蝕坑加速擴(kuò)大并向深度方向發(fā)展,最終形成點(diǎn)蝕。
不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能與鋼中的Cr、Mo、N有密切關(guān)系,經(jīng)深人研究已建立起表征耐點(diǎn)蝕能力的點(diǎn)蝕當(dāng)量指數(shù)(PRE)與Cr、Mo、N、Mn、S、P的數(shù)學(xué)關(guān)系式:
PRE=%Cr+3.3×%Mo+X × %N
式中的X=10~30,常用的系數(shù)為16.
在計(jì)入Mn、W、P、S的因素后又派生出下列數(shù)學(xué)關(guān)系式:
PREMn=%Cr+3.3×%Mo+30×%N-1×%Mn
PREW= %Cr+3.3× %(Mo+0.5W)+16×%N
PRE(S+P)= %Cr+3.3× %Mo+30×%N-123×%(S+P)
上述數(shù)學(xué)表達(dá)式是一種快速判定不銹鋼耐點(diǎn)蝕能力的方法,對(duì)于選擇合適的耐點(diǎn)蝕不銹鋼,最有價(jià)值的是臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)與PRE值的關(guān)系,根據(jù)在氯化物溶液的試驗(yàn)結(jié)果所建立的兩者關(guān)系見(jiàn)圖3-14和圖3-15。這兩個(gè)關(guān)系圖均表明,不論是奧氏體不銹鋼還是雙相不銹鋼,兩者的關(guān)系均呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,說(shuō)明這種局部腐蝕是由鋼的化學(xué)成分所控制,與基體組織結(jié)構(gòu)關(guān)系不大。
圖3-14和圖3-15是選擇耐氯化物點(diǎn)蝕的重要依據(jù),為慎重起見(jiàn),在實(shí)際介質(zhì)中的模擬試驗(yàn)十分必要。圖中的數(shù)據(jù)僅僅考慮了鋼中主要元素的作用,對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的鋼種的純潔度應(yīng)有明確的要求,以保證所選材料的實(shí)用性。當(dāng)前,耐點(diǎn)蝕性能比較優(yōu)秀的材料是一些超級(jí)奧氏體不銹鋼,超級(jí)雙相不銹鋼和超級(jí)鐵素體不銹鋼,其中奧氏體不銹鋼包括00Cr18Ni16Mo5N、00Cr27Ni31Mo4Cu、00Cr20Ni18Mo6CuN、00Cr25Ni25Mo5N、00Cr24Ni22Mo6Mn3CuN、00Cr22Ni17Mo3NNb等;超級(jí)雙相不銹鋼包括00Cr25Ni7Mo3N、00Cr25Ni7Mo3WCuN 等;超級(jí)鐵素體不銹鋼包括 00Cr26Mo1、00Cr30Mo2、00Cr25Ni4Mo4Ti、00Cr29Ni2Mo4等。