抗菌不銹鋼

腐蝕是金屬被環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)和電化學(xué)作用破壞的現(xiàn)象。 化學(xué)腐蝕的環(huán)境介質(zhì)為非電解質(zhì)（汽油、苯、潤滑油等），電化學(xué)腐蝕的環(huán)境介質(zhì)為電解質(zhì)（各種水溶液）。 電化學(xué)腐蝕是一種涉及電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)過程。 過程能否進(jìn)行取決于金屬能否電離，電離趨勢可用金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（ε0）來表示。

由于碳化物、夾雜物以及組織、化學(xué)成分和內(nèi)應(yīng)力的不均勻性的影響奧氏體不銹鋼換熱管的應(yīng)力腐蝕，電解液中會產(chǎn)生各部分之間的電極電位差。 電極電位差越大，微陽極和微陰極之間的電流強(qiáng)度越大，鋼材的腐蝕速率越大，微陽極部分被嚴(yán)重腐蝕。 電化學(xué)腐蝕中能控制腐蝕反應(yīng)速度的現(xiàn)象稱為極化，它能減弱和減緩陽極和陰極的反應(yīng)速度。 離子在電解液中緩慢運(yùn)動(dòng)，原子緩慢結(jié)合成氣體分子，或離子在電解液中緩慢溶解，都可以是極化的表現(xiàn)。 反應(yīng)面積、攪拌或電解液流量、氧氣、溫度等因素都會影響極化速度。 金屬和合金在氯化物溶液中的點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的敏感性可以使用極化技術(shù)和臨界電位來測量。 當(dāng)不銹鋼與異種金屬接觸時(shí)，需要考慮電偶腐蝕。 但如果不銹鋼是正極，就不會有電偶腐蝕。

鈍態(tài)金屬的耐腐蝕性取決于鉻含量、環(huán)境中的氯化物和氧氣含量以及溫度。 某些元素（如氯）能沖破鈍化膜，使鈍化膜不連續(xù)處的金屬被腐蝕。 因此，使用鈍化金屬的用戶應(yīng)特別注意點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、敏化和缺氧腐蝕等。 為提高不銹鋼的耐蝕性，應(yīng)使其易于處于鈍化狀態(tài)（必要條件），鈍化后的腐蝕電流密度低（腐蝕速度），鈍化狀態(tài)的電位范圍寬（相對穩(wěn)定）。

對于含鎳材料，腐蝕主要有兩種形式：一種是全面腐蝕，另一種是局部腐蝕。 海洋大氣中的銹蝕是普遍腐蝕或均勻腐蝕的典型例子。 在這里，金屬在其整個(gè)表面上均勻腐蝕。 在這種情況下，鋼材表面會形成一層疏松層，這層腐蝕產(chǎn)物很容易去除。 另一方面，更耐腐蝕的金屬，如合金 400，它們在海洋大氣中表現(xiàn)出良好的均勻耐腐蝕性。 這是因?yàn)楹辖?400 形成了一層非常薄但堅(jiān)韌的保護(hù)膜。 均勻腐蝕是最容易處理的腐蝕形式，因?yàn)楣こ處熆梢远看_定金屬的腐蝕速率，并可以準(zhǔn)確預(yù)測金屬的使用壽命。

不銹鋼耐蝕機(jī)理：不銹鋼表面形成明顯的Cr2O3膜，O和Cr的含量有最低要求（10.5%），以獲得連續(xù)的保護(hù)膜，抑制腐蝕的發(fā)生。 如果保護(hù)膜破損，可以自然恢復(fù)。 氧化膜的耐蝕性取決于Mo、Ni、Cr、N的含量。增加Cr含量可以提高不銹鋼的耐蝕性，增強(qiáng)其在Cr2O3膜受損時(shí)的自愈能力。 Cr2O3 膜對基體結(jié)構(gòu)（鐵素體或奧氏體）沒有任何影響。

斑塊：在氯化物、氟化物或氧化性溶液中較高溫度范圍內(nèi)，最初在保護(hù)膜的不連續(xù)表面產(chǎn)生夾雜物、表面損傷等，繼而產(chǎn)生穿孔或形成新的保護(hù)膜（去除腐蝕性物質(zhì)和沖洗過的部件）。 主要產(chǎn)于海邊環(huán)境、咸水、海水或強(qiáng)氧化性溶液環(huán)境中。 為此，需要去除或降低氯、氟的含量，加強(qiáng)沖洗和維護(hù)，增加鉻、鉬的含量。 縫隙腐蝕：在氯化物、氟化物或硫磺環(huán)境中，縫隙最初存在時(shí)氧氣很少，導(dǎo)致腐蝕，直到縫隙長大并開裂。 它主要在接縫、焊縫或附件下產(chǎn)生。 為此，需要消除縫隙和避免重疊，使用緩蝕劑，密封水密，增加鉻和鉬的含量。

局部腐蝕造成的損壞很難預(yù)測。 因此，無法準(zhǔn)確預(yù)測設(shè)備的使用壽命。 這里給出了幾個(gè)局部腐蝕的例子。

第一個(gè)例子是電偶腐蝕。 當(dāng)兩種或多種不同的金屬接觸并在某些導(dǎo)電流體（電解質(zhì)）存在的情況下結(jié)合時(shí)，就會發(fā)生電偶腐蝕。 此時(shí)，兩種金屬之間會產(chǎn)生勢能差，電流就會流動(dòng)。 電流從耐蝕性較差的金屬（陽極）流向耐蝕性較高的金屬（陰極）。 腐蝕由陰極反應(yīng)控制，例如氫氣的產(chǎn)生或氧氣的還原。 如果大陰極面連接到小陽極面，則大電流在陽極和陰極之間流動(dòng)。 必須避免這種情況。 另一方面，當(dāng)我們將情況反轉(zhuǎn)并將大陽極側(cè)連接到小陰極側(cè)時(shí)，兩種金屬之間會流過小電流。 這種情況是我們所期望的。 在實(shí)用指南中，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)位于容器或罐中的焊接金屬接頭作為陰極。 緊固件組件的設(shè)計(jì)使得陰極緊固件（小面積）連接到陽極件（大面積）。 這個(gè)概念的一個(gè)例子是用銅鉚釘鉚接在一起并暴露在低流速海水中的鋼板，銅夾具是小陰極側(cè)，鋼板是大陽極側(cè)。 這種設(shè)計(jì)非常方便，兼容性也很好。 另一方面，如果反向連接，即用鋼鉚釘固定銅板，則鋼鉚釘會發(fā)生非常快速的腐蝕。 此時(shí)，銅板因鋼材腐蝕而受到陰極保護(hù)。 有趣的是，在這種情況下，銅離子的釋放會停止，銅板會與海水中的有機(jī)物糾纏在一起。 通常，銅的腐蝕可以防止纏結(jié)的有機(jī)物附著。 電偶腐蝕在電廠設(shè)計(jì)中非常重要，不容忽視。

局部腐蝕的第二個(gè)例子是蝕刻腐蝕。 石頭可能會堵塞銅合金冷凝器的管道。 這時(shí)，石頭的下游方向會立即產(chǎn)生湍流。 這導(dǎo)致銅保護(hù)氧化膜的侵蝕或磨損，并暴露未受保護(hù)的銅合金金屬以進(jìn)一步腐蝕。 這個(gè)循環(huán)往往會繼續(xù)增加侵蝕和腐蝕，直到它導(dǎo)致管道穿孔。 使用良好的隔離技術(shù)可以防止蝕刻腐蝕。

電廠技術(shù)人員經(jīng)常遇到的第三種局部腐蝕形式是縫隙腐蝕。 縫隙腐蝕：是指金屬構(gòu)件縫隙中出現(xiàn)點(diǎn)狀或潰瘍狀的宏觀凹坑。 它發(fā)生在金屬表面出現(xiàn)某種沉淀或附著物時(shí)。 它是局部腐蝕的一種形式，當(dāng)溶液停滯在縫隙或屏蔽表面時(shí)可能會發(fā)生。 間隙類型（金屬-金屬、金屬-異種金屬）、間隙深度、內(nèi)外面積比等幾何因素、氧含量、氧離子濃度、pH值、溫度、擴(kuò)散和對流、微生物等環(huán)境因素、金屬溶解、耗氧量 氫氣生成等電化學(xué)反應(yīng)、金屬組織不純、表面氧化、鈍化膜特性等冶金因素都會影響縫隙腐蝕的發(fā)生和擴(kuò)散。 就在沉積物下方或縫隙中，溶液中的氧含量較低，而在大部分縫隙之外，溶液中的氧含量較高，這就形成了一個(gè)電池，陽極位于沉積物下方或縫隙中，而外部是陰極。 在含氯介質(zhì)的縫隙內(nèi)，pH 值下降，氯化物濃縮。 這種酸性氯化物條件導(dǎo)致腐蝕加速并且是自動(dòng)介導(dǎo)的。 然后發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕。 此類間隙可能形成在金屬與金屬或金屬與非金屬的接頭處，例如，在鉚釘、螺栓、墊圈、閥座、松散表面沉積物和海洋生長物處。 當(dāng)螺栓頭或墊圈充當(dāng)陽極區(qū)時(shí)，會發(fā)生縫隙腐蝕。 防止沉積物和水垢形成或使用合金含量高的材料將有助于減少縫隙腐蝕。

點(diǎn)蝕（局部腐蝕的第四種形式）是指金屬材料表面不腐蝕或腐蝕輕微的高度局部腐蝕。 淺的蝕坑，嚴(yán)重的甚至形成穿孔。 點(diǎn)蝕類似于縫隙腐蝕，特別是在延伸階段。 與縫隙腐蝕不同，點(diǎn)蝕可以在金屬表面沒有縫隙的情況下發(fā)生。 與縫隙腐蝕一樣，點(diǎn)腐蝕也是由特定的腐蝕劑（例如氯化物）引起的。 它通常是由金屬表面的缺陷引起的。 例如，不銹鋼或鎳合金的保護(hù)氧化層缺陷。 與焊接有關(guān)的缺陷，如雜質(zhì)（MnS，可通過降低Mn、S含量，添加Ti、Zr等消除）、第二相（δ-鐵素體、σ相）、電弧沖擊、飛濺點(diǎn)蝕等可通過使用具有高耐腐蝕性的合金或通過消除導(dǎo)致點(diǎn)蝕的化學(xué)元素來防止。

一旦兩種形式的腐蝕開始，點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的進(jìn)程是相同的。 金屬離子，例如不銹鋼的鐵離子，會發(fā)生反應(yīng)并形成亞鐵離子。 亞鐵離子進(jìn)一步氧化成三價(jià)鐵離子。 氯化物試圖遷移到凹坑或縫隙區(qū)域，pH 值下降到大約 1 或更低。 該區(qū)域的氧氣含量非常低。 在凹坑或縫隙的外部本體溶液中，氧含量高。 由于坑底趨于陽極氧化，而坑或縫隙的周圍區(qū)域趨于陰極化奧氏體不銹鋼換熱管的應(yīng)力腐蝕，因此建立了電池電流關(guān)系。 當(dāng)凹坑或縫隙中的腐蝕進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)，就變成了自催化反應(yīng)。 三價(jià)鐵離子與氯離子反應(yīng)生成三氯化鐵。 重復(fù)此反應(yīng)并迅速產(chǎn)生金屬穿孔。 點(diǎn)腐蝕發(fā)生在較高的氯離子濃度下，而縫隙腐蝕也會發(fā)生在較低的氯離子濃度下。 點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕是一種非常危險(xiǎn)的腐蝕形式，因?yàn)樗叨染植炕⑶铱梢匝杆賹饘僭斐纱┩感該p壞。

局部腐蝕的第五種形式，應(yīng)力腐蝕開裂（SCC），是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕環(huán)境中因裂紋擴(kuò)展而交替失效的總稱。 常用鋼種有18-8型和17-12-Mo鋼、超低碳不銹鋼。 在這種情況下，金屬表面會形成一層松散的片狀腐蝕層。 即使在低流速下，松散的腐蝕層也很容易去除。 然后，新的未腐蝕金屬再次暴露，因此將形成許多額外的片狀層。 再一次，片狀層很容易被去除，這個(gè)過程繼續(xù)進(jìn)行。 使用活性較低的合金可以避免剝落腐蝕。 應(yīng)力腐蝕分為穿晶應(yīng)力腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕。 穿晶應(yīng)力腐蝕主要發(fā)生在含氯離子的介質(zhì)中，很少發(fā)生在氫氧根介質(zhì)中； 晶間應(yīng)力腐蝕發(fā)生在一般的水介質(zhì)中。 應(yīng)力腐蝕的影響因素主要是氯離子水溶液和堿性溶液（120℃以上會發(fā)生應(yīng)力腐蝕）。 氯離子應(yīng)力腐蝕的影響因素有：材料、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)、氯離子濃度（高于300×10-6會發(fā)生應(yīng)力腐蝕，低于20×10-6不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕） 、氧含量、溫度（75℃，低于50℃會發(fā)生應(yīng)力腐蝕）、PH值、應(yīng)力。 應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷裂形態(tài)，但也可發(fā)生在韌性材料中。 當(dāng)Ni含量為8-12%時(shí)，應(yīng)力腐蝕傾向最大。 應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是存在拉應(yīng)力（無論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力，或兩者皆有）和特定的腐蝕介質(zhì)。 圖案的形成和擴(kuò)展大致垂直于拉應(yīng)力的方向。 引起應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值遠(yuǎn)小于沒有腐蝕介質(zhì)時(shí)材料斷裂所需的應(yīng)力值。 微觀上，穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋，沿晶界擴(kuò)展的裂紋稱為沿晶裂紋。 如果應(yīng)力達(dá)到其在空氣中的斷裂應(yīng)力），材料會因正常裂紋而破裂（在延展性材料中，通常是通過微觀缺陷的聚集）。 因此，由于 SCC 而失效的部件的橫截面將包含 SCC 的特征區(qū)域以及與微缺陷聚集相關(guān)的“凹坑”區(qū)域。

局部腐蝕的第六種形式是選擇性浸出或脫合金成分腐蝕。 在這種情況下，一種元素（通常是化學(xué)反應(yīng)性最低的元素）會被腐蝕性介質(zhì)選擇性地去除，從而留下機(jī)械強(qiáng)度較弱的區(qū)域。 一個(gè)典型的例子是黃銅在蒸汽和水介質(zhì)中的脫合金。 它可能被命名為鋅脫鋅，其中有選擇地去除鋅并在金屬表面重新鍍銅。 這種形式的腐蝕現(xiàn)在很少見，可以通過使用不易脫合金的合金來防止。

晶間腐蝕（第七種形式）發(fā)生在一些特殊合金中，通常是在焊接或熱處理過程中將其加熱到其敏感溫度區(qū)域時(shí)。 可能發(fā)生晶間腐蝕。 晶界是不同晶向的晶粒錯(cuò)亂混合的界城。 因此，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）析出的有利區(qū)域。 有些不銹鋼合金加熱到425-870℃時(shí)，碳化鉻會在晶界析出。 它導(dǎo)致在碳化物附近出現(xiàn)貧鉻區(qū)，影響晶界區(qū)的鈍化。 在硝酸或高溫水等特殊介質(zhì)中，可能會發(fā)生低鉻區(qū)腐蝕。 谷物表面呈糖狀。 當(dāng)用取樣器擦拭時(shí)，它們很容易被擦掉。 通過使用低碳合金、添加碳化物形成劑（如鈦或鈮）或使用穩(wěn)定退火，可以避免不銹鋼和鎳合金中的晶間腐蝕。 晶間腐蝕是一種選擇性腐蝕破壞。 它不同于一般的選擇性腐蝕，腐蝕的局部是微觀的，但宏觀上不一定是局部的。 優(yōu)先腐蝕晶界。 外觀雖保持金屬光澤，但晶粒間逐漸失去接觸，晶粒脫落。 晶間腐蝕的影響因素：金屬的化學(xué)成分和金相組織。 含碳量越高，越容易發(fā)生晶間腐蝕。 鐵素體的存在可以防止晶間腐蝕，但過大的晶粒尺寸會加速晶間腐蝕。 鋼材焊前加熱，若鋼材預(yù)熱溫度為550-850℃，則易發(fā)生晶間腐蝕。 焊接和使用過程中存在應(yīng)力。 在中度氧化環(huán)境中易發(fā)生晶間腐蝕。 為此，應(yīng)選用穩(wěn)定性好的低碳不銹鋼，焊接材料含碳量極低，鈦、鈮、鉭、鋯含量高，但這種焊縫強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生熱裂紋.

應(yīng)力腐蝕開裂 (SCC) 是局部腐蝕的第八種形式。 應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生條件有以下三種：敏感合金、外加或殘余拉應(yīng)力、特殊腐蝕劑。 可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的典型示例是由 AISI 316 型不銹鋼 (UNS) 制成的絕熱蒸汽管線。 絕緣材料中可能存在的氯化物在暴露于雨中時(shí)會轉(zhuǎn)移到金屬表面。 這種情況滿足應(yīng)力腐蝕開裂的條件：敏感合金型316不銹鋼； 一種特殊的腐蝕劑——含氯化物的水； 和應(yīng)力冷加工或焊接管。 如果通過裂紋區(qū)域進(jìn)行橫截面金相檢查，將觀察到典型的穿晶（跨越晶粒和晶界）和分支裂紋。 這是奧氏體不銹鋼典型的氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。 消除上述三種情況中的任何一種都可以防止應(yīng)力腐蝕開裂。

刀片腐蝕。 焊接321、347不銹鋼時(shí)，受熱部位溫度高達(dá)1150℃時(shí)，容易造成TiC和Nb的分離。 此時(shí)，碳富集到焊縫附近狹窄的富集區(qū)，并在焊縫冷卻時(shí)形成碳鉻化合物。 這個(gè)富含碳的區(qū)域只有幾個(gè)顆粒寬，可以永久形成一條細(xì)線，稱為刀口腐蝕。 含Nb不銹鋼比含Ti不銹鋼更耐刃口腐蝕，提高熱處理溫度不能消除刃口腐蝕。 與發(fā)生在緊鄰焊縫的狹窄區(qū)域的晶間腐蝕不同，晶間腐蝕發(fā)生在遠(yuǎn)離焊縫的地方； 邊緣腐蝕發(fā)生在穩(wěn)定的不銹鋼中。

局部腐蝕的最后一個(gè)例子是腐蝕疲勞。 它發(fā)生在泵軸等旋轉(zhuǎn)部件中。 點(diǎn)蝕經(jīng)常發(fā)生在表面上，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力升高區(qū)域。 疲勞裂紋的加速增長會導(dǎo)致應(yīng)用中出現(xiàn)循環(huán)應(yīng)力并伴有腐蝕。 疲勞條紋（特征）通常在斷裂表面觀察到，是腐蝕疲勞的警告信號。 可以通過使用高強(qiáng)度合金或通過降低應(yīng)力來防止腐蝕疲勞。

全面腐蝕：用于描述在合金的整個(gè)表面上以相對均勻的方式發(fā)生的腐蝕的術(shù)語。 當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時(shí)，村體材料會因腐蝕而逐漸變薄，甚至材料會因腐蝕而失效。 不銹鋼可能在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中表現(xiàn)出全面腐蝕。 由于普遍腐蝕而導(dǎo)致的故障不太重要，因?yàn)檫@種類型的腐蝕通?？梢酝ㄟ^簡單的浸入試驗(yàn)或查閱腐蝕文獻(xiàn)來預(yù)測。