不銹鋼反應(yīng)釜腐蝕失效分析
在眾多的工業(yè)用途中,不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據(jù)使用的經(jīng)驗來看,除機械失效外,不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在:不銹鋼的一種嚴(yán)重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應(yīng)力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實上,很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。
不銹鋼腐蝕分析主要有以下幾類:
應(yīng)力腐蝕開裂(SCC):是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術(shù)語。應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)力(不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力,或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質(zhì)存在。型紋的形成和擴展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值,要比沒有腐蝕介質(zhì)存在時材料斷裂所需要的應(yīng)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(dāng)應(yīng)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(yīng)力達(dá)到它在空氣中的斷裂應(yīng)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(yīng)力腐蝕開裂而失效的零件的斷面,將包含有應(yīng)力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。
點腐蝕:是一種導(dǎo)致腐蝕的局部腐蝕形式。
晶間腐蝕:晶粒間界是結(jié)晶學(xué)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(zhì)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(qū)城。因此,在某些腐蝕介質(zhì)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(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。
縫隙腐蝕:是局部腐蝕的一種形式,它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。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(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)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(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔(dān)心,因為,這種腐蝕通常可以通過簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測它。