消除特种钢晶间腐蚀的方法及影响

二、消除“内鬼”

我们该如何预防或者消灭这些隐形杀手呢？首先，我们要从这些腐蚀小坑形成的原因开始调查。引发腐蚀的罪魁祸首就是那些比较活泼的负离子，当不锈钢周围的环境中存在有那些腐蚀性较强的化合物时，特别是有卤素阴离子存在时，腐蚀发生的可能性便会大大增加。但是只有当这些有侵蚀性的离子达到一定浓度时才会对不锈钢引发点腐蚀，这个浓度与使用材料的成分及状态等因素有关。如溶液中某些含氧的阴离子能够防止点腐蚀发生，同时，溶液的流动状态对点腐蚀的产生也有影响，当溶液的流动速度达到一定数值时不会产生点腐蚀现象。提高环境温度可以加速点腐蚀的形成。但是，在不锈钢中加入钼元素却可以使点腐蚀的速率下降，这又是为什么呢？这是因为钼可以使不锈钢的表面形成一种钝化膜，这层膜就好像是不锈钢的保护伞一样，致使形成点腐蚀的电位升高，抗点腐蚀的能力也就随之提高了。对不锈钢进行一定的热处理也可以使点腐蚀程度降低。光滑的不锈钢表面比粗糙的表面更不容易发生点腐蚀。其他防止不锈钢发生点腐蚀的方式还有搅拌溶液、加入缓蚀剂、提高溶液的流速等等。

晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒间界受到腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏现象。金属和合金在冶炼、焊接和热处理过程中不可避免地会使其杂质，如碳、磷和硅等的化合物和沉淀相在晶界析出或偏析，而造成贫铬区或薄弱环节，因此在晶界优先受到氧化、渗碳、硫化和侵入等而产生晶间腐蚀。

不锈钢在静应力（主要是拉应力）和腐蚀的共同作用下产生的失效现象，常出现于采用不锈钢的化工、石油、动力、航空、原子能等工业部门，所产生的应力腐蚀也很显著。常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏，破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极，阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。应力腐蚀过程试验研究表明，当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。虽然不锈钢是延性材料，但应力腐蚀开裂（断裂）也是脆性形式的断裂。应力腐蚀是一种局部腐蚀，即在不锈钢的腐蚀敏感区形成微小裂纹，形成的裂纹常常会被腐蚀产物覆盖，因此不易发觉。但当裂纹达到一定尺寸时，扩张便一发不可收拾，以极快的速度开始扩散，因此这样导致的裂纹具有突发性，可以在短时间之内引起非常严重的后果。

防止不锈钢晶间腐蚀的措施都有哪些呢？

近几年来，由于在使用金属材料的过程中，对晶间腐蚀现象积累了更多的观测经验，因此，对影响这些现象的各项冶金因素也就有了更深入的了解，另一方面，在电化学腐蚀理论的基础上，金属学及金属物理学的研究进展，使晶间腐蚀理论也有了较为深入的发展，这种发展的结果又促使我们对现象的认识进一步得到深入，因而在晶界吸附、晶界沉淀及沉淀相的化学稳定性等方面开展了不少的研究，从而使我们能较为深入地了解晶间腐蚀的机制，并提出防止晶间腐蚀的措施。这些措施可以归纳为通过合金化、热处理和压力加工等来控制晶界吸附及晶界沉淀现象以及提高沉淀相的耐蚀性。(www.xing528.com)

第一，提高金属材料的纯度，去除有害杂质。不锈钢的耐蚀性除铬、镍和钼等主要合金元素外，由于碳、氮、磷和硫等微量元素的存在，耐蚀性受到很大的影响。 目前各国采用了真空脱碳法和氩氧吹炼法以及双联和炉外精炼等方法，大大提高了不锈钢的纯度，生产出大量质量高、成本低的超低碳不锈钢。这样，由于碳化物沉淀引起的晶间腐蚀就得到了解决。

第二，加入少量稳定化元素控制晶界吸附和晶界沉淀。由于硼可以吸附在晶界，故在18—8型不锈钢中加入微量的硼（0.006%），可以使晶间腐蚀倾向有所改善。添加稳定碳化物的元素，如钛，以减少或避免不锈钢中的铬在晶界析出，使钛与碳优先化合生成碳化钛而析出，形成碳化钛的最佳温度是900℃～950℃，要想避免晶间腐蚀，含钛量低的钢必须在850℃ ～ 900℃稳定化处理2～4小时，使碳化钛沉淀，然后再进行敏化处理就不会降低耐蚀性。

第三，采用适当的热处理改变晶界沉淀相的类型。采用固溶处理冷却时，快速通过敏化温度范围，以避免敏感材料在晶界形成连续的网状碳化物，是解决奥氏体不锈钢晶间腐蚀的有效措施。

第四，采用适当的加工工艺。敏化以前进行冷加工可以改变碳化物成核位置，促使沉淀相在晶内滑移带上析出，减少晶界析出相的量对提高奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀的能力是有利的。

早期许多金属学者和金属腐蚀科学工作者进行了大量细致的研究工作，在理论上和实践中都取得了许多有意义的重要成果，从而对金属和合金的晶间腐蚀产生的原因基本上有了一定的认识。通常所谓的“纯”金属产生晶间腐蚀多由于微量不纯物元素的存在，而合金产生晶间腐蚀的原因则是多种多样的，所以在工业中，尤其在石油化工和原子能工业中，晶间腐蚀事例数占相当大的比重，导致设备损坏，危害正常生产。有的统计资料认为，这类腐蚀约占总腐蚀类型的10.2%，加上由晶间腐蚀转变为沿晶应力腐蚀破裂的事例数就更多了。近年来，随着新型不锈耐蚀钢种的发展以及新工艺和新技术的不断出现，对于晶间腐蚀的机制、防止方法和检验方法进行了广泛的研究，也取得了相当的成果。