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上上不銹鋼第七課：耐腐蝕性能（二）

文章出處：人氣：-發(fā)表時間：2016-03-02 08:58【大中小】

5.3、耐點蝕和縫隙腐蝕性能

為討論不銹鋼的耐點蝕和縫隙腐蝕的性能，引入臨界點蝕溫度這一概念是有用的。對于某一氯化物環(huán)境，每一種不銹鋼都可用一個溫度來描述其特征，高于此溫度點蝕開始產(chǎn)生，并且24小時之內(nèi)可發(fā)展到肉眼可見的程度。低于此溫度則在無限長的時間內(nèi)也不會產(chǎn)生點蝕。這一溫度即所謂的臨界點蝕溫度（CPT）。它是對特定的不銹鋼牌號和特定環(huán)境的表征。由于點蝕的起始發(fā)生從統(tǒng)計學(xué)上看是隨機的，而且CPT對牌號或產(chǎn)品的微小變化敏感，因此，對于不同牌號的CPT通常以一個溫度范圍來表示。然而，采用ASTM G 1501標(biāo)準(zhǔn)介紹的研究方法，采用電化學(xué)測量法有可能可以準(zhǔn)確和可靠地測定CPT。

縫隙腐蝕也有一個類似的臨界溫度，稱為臨界縫隙腐蝕溫度（CCT）。CCT取決于不銹鋼試樣、氯化物環(huán)境和縫隙的特性（緊密度，長度等）。由于縫隙的幾何形狀以及實際中很難再現(xiàn)同樣縫隙的尺寸，CCT的測量數(shù)據(jù)要比CPT更分散。對于同樣的鋼種和腐蝕環(huán)境，CCT通常往往比CPT低15～20℃（27～36℉）。

雙相不銹鋼的高鉻、鉬和氮使其在含水環(huán)境中具有非常好的耐氯化物局部腐蝕性能。根據(jù)合金含量，一些雙相不銹鋼牌號甚至躋身于性能最好的不銹鋼之列。由于雙相不銹鋼的鉻含量相對高，從而具有高耐蝕性而且非常經(jīng)濟。圖8給出了按照ASTM G 482（6% FeCl3）測定的一些固溶態(tài)不銹鋼耐點蝕和縫隙腐蝕性能的比較。材料焊接態(tài)的臨界溫度要低一些。臨界點蝕或縫隙腐蝕溫度高則表明材料耐腐蝕起始發(fā)生的能力較高。2205鋼的CPT和CCT都大大高于316不銹鋼。這使2205鋼成為多用途的材料，適用于因蒸發(fā)導(dǎo)致氯離子濃縮的環(huán)境，例如熱交換器的蒸汽空間或保溫層的下面。2205雙相鋼的CPT還表明它可用在堿水和脫氣鹽水中。它還成功地用于脫氣海水中，在這些應(yīng)用中，通過高流速的海水或用其他方法使鋼的表面沒有沉積物。

在苛刻的海水應(yīng)用環(huán)境中，如薄壁熱交換器管，或表面有沉積物或有縫隙時，2205鋼沒有足夠的耐縫隙腐蝕能力。然而，CCT高于2205的高合金化雙相不銹鋼如超級雙相不銹鋼，已經(jīng)用于許多既要求高強度又要求耐氯離子腐蝕的苛刻海水條件。

因為CPT與材料和特定環(huán)境成函數(shù)關(guān)系，有可能對單一要素的影響進行研究。利用按照ASTM G 48 A法確定的CPT，采用回歸分析法得出鋼的成分（每種元素作為一個獨立變量）和測定的CPT（相關(guān)變量）的關(guān)系。結(jié)果顯示只有鉻、鉬、鎢和氮對CPT有穩(wěn)定的影響。關(guān)系式如下：CPT = 常數(shù)＋%Cr+3.3（%Mo＋0.5%W）＋16%N.式中4個合金元素乘以各自的回歸常數(shù)之和通常被稱為耐點蝕當(dāng)量值（PREN）。不同研究者給出的氮的系數(shù)不同，通常使用16，22和30[8]?？筛鶕?jù)PRE值給某一鋼類的牌號排序，但要注意避免對這一關(guān)系式的過分依賴。式中合金元素為“獨立變量”，但實際并不真正獨立，因為試驗的鋼是平衡成分。這種關(guān)系不是線性或交叉關(guān)系，例如鉻和鉬的協(xié)同作用被忽略。此關(guān)系式假定了理想加工狀態(tài)的材料，沒有考慮金屬間相、非金屬相以及不當(dāng)?shù)臒崽幚韼淼挠绊?，熱處理不?dāng)可以對耐蝕性帶來不利影響。

圖8：非焊接態(tài)奧氏體不銹鋼（左）和固溶態(tài)的雙相不銹鋼（右）的臨界點蝕和縫隙腐蝕溫度（按照ASTM G48 在6%的三氯化鐵溶液中測量）

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