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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(shí)間：2016-03-02 08:58【大中小】

5.3、耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能

為討論不銹鋼的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的性能，引入臨界點(diǎn)蝕溫度這一概念是有用的。對(duì)于某一氯化物環(huán)境，每一種不銹鋼都可用一個(gè)溫度來描述其特征，高于此溫度點(diǎn)蝕開始產(chǎn)生，并且24小時(shí)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(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)也不會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕。這一溫度即所謂的臨界點(diǎn)蝕溫度（CPT）。它是對(duì)特定的不銹鋼牌號(hào)和特定環(huán)境的表征。由于點(diǎn)蝕的起始發(fā)生從統(tǒng)計(jì)學(xué)上看是隨機(jī)的，而且CPT對(duì)牌號(hào)或產(chǎn)品的微小變化敏感，因此，對(duì)于不同牌號(hào)的CPT通常以一個(gè)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(cè)量法有可能可以準(zhǔn)確和可靠地測(cè)定CPT。

縫隙腐蝕也有一個(gè)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(zhǎng)度等）。由于縫隙的幾何形狀以及實(shí)際中很難再現(xiàn)同樣縫隙的尺寸，CCT的測(cè)量數(shù)據(jù)要比CPT更分散。對(duì)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(hào)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(duì)高，從而具有高耐蝕性而且非常經(jīng)濟(jì)。圖8給出了按照ASTM G 482（6% FeCl3）測(cè)定的一些固溶態(tài)不銹鋼耐點(diǎn)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(diǎn)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(shí)，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(jí)雙相不銹鋼，已經(jīng)用于許多既要求高強(qiáng)度又要求耐氯離子腐蝕的苛刻海水條件。

因?yàn)镃PT與材料和特定環(huán)境成函數(shù)關(guān)系，有可能對(duì)單一要素的影響進(jìn)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(gè)獨(dú)立變量）和測(cè)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(duì)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(gè)合金元素乘以各自的回歸常數(shù)之和通常被稱為耐點(diǎn)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]。可根據(jù)PRE值給某一鋼類的牌號(hào)排序，但要注意避免對(duì)這一關(guān)系式的過分依賴。式中合金元素為“獨(dú)立變量”，但實(shí)際并不真正獨(dú)立，因?yàn)樵囼?yàn)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淼挠绊懀瑹崽幚聿划?dāng)可以對(duì)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(diǎn)蝕和縫隙腐蝕溫度（按照ASTM G48 在6%的三氯化鐵溶液中測(cè)量）

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