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由于工業(yè)及生活用水中普遍含有氯離子(Cl-),金屬制的熱水容器總是常年處于80℃以下含Cl-水的腐蝕環(huán)境中,容易發(fā)生腐蝕而使其使用壽命受到限制。 鋼中含鉻量≥12%時,由于化性活潑的鉻在鋼的表面迅速與氧形成致密、堅固的富氧鈍化膜(Cr2O3),有效地隔離了氧的進一步侵入。
因而在空氣中或氧化性酸(如硝酸)中,這一類鋼抗均勻腐蝕性能好,不生銹,故稱之為不銹鋼。諸如組織為鐵素體類型的1Cr17鋼(430鋼)組織為馬氏體類型的1Cr13鋼(410鋼)、組織為奧氏體類型的0Cr18Ni9(304鋼)等等。含鉻、鎳較多的304鋼的抗酸腐蝕性能更為優(yōu)良。
但在水中,尤其在含Cl-濃度較高的水中,由于Cl-離子可在某些局部部位對Cr2O3鈍化膜起破壞作用,導(dǎo)致發(fā)生局部腐蝕。與均勻腐蝕(化學(xué)腐蝕)相比,局部腐蝕(電化學(xué)腐蝕)速度要快得多,危險性也大得多,往往導(dǎo)致泄漏失效。在含Cl-的水介質(zhì)之中,不銹鋼最易發(fā)生腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)是焊接區(qū),由于該區(qū)經(jīng)受過高溫加熱,組織及性能有劣化,抗腐蝕性能也降低。
304不銹鋼容易發(fā)生的局部腐蝕形式大體有:點(縫隙)腐蝕、焊接區(qū)晶界腐蝕、應(yīng)力腐蝕(SCC)等。根據(jù)文獻(xiàn)報道及國內(nèi)以往的實例分析,304鋼制熱水箱焊接區(qū)最常見的是點(縫隙)腐蝕破壞。點蝕多發(fā)生于表面產(chǎn)生鈍化膜的金屬(不銹鋼、鋁)或表面有陽極鍍層的金屬材料上,當(dāng)鈍化膜某點被Cl-等鹵族離子破壞而露出的金屬表面(陽極)與該點周圍的鈍化表面(陰極)形成活化(孔內(nèi))——鈍化(孔外)腐蝕電池,促使作為陽極的該點處的金屬不斷溶解并向深處發(fā)展形成孔洞直至穿透發(fā)生泄漏。
點腐蝕的發(fā)生須在某一臨界電位Eb(稱之為點蝕電位)以上,因而材料的Eb愈高抗點蝕的能力愈強。縫隙腐蝕是因處于含Cl-水中的金屬與金屬或非金屬的表面之間存在窄縫時,易在縫隙處發(fā)生局部電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致泄漏,其腐蝕機制與點蝕類似,但此種腐蝕臨界電極電位比點蝕電位更低,因而縫隙腐蝕比點蝕更易發(fā)生。