我们都知道,影响不锈钢水管耐蚀性的因素很多,而不锈钢的耐腐蚀性主要取决于其化学成分。在大多数管道应用环境中,不锈钢水管都显示出较高的耐蚀性能,这是由于它们铬含量高,在氧化性酸中很有利,并且含有足够量的钼和镍,能耐中等还原性酸介质的腐蚀,不锈钢化学成分对耐蚀性能有什么影响呢?
不锈钢水管硫(S):在一般不锈钢中是常有杂质元素,均降低不锈钢的腐蚀性能。硫是焊缝设计中常存的有害物质元素内容之一,能促使焊缝进行金属产生热裂纹、降低企业冲击韧度和耐腐蚀性。硫化猛(MnS)夹杂对耐点蚀性能有害,研究发现在酸性环境中MnS夹杂具有较强的溶解能力,它的溶解会诱发点烛萌生。
碳(C):碳元素对不锈钢的组织和性能有很大影响。一方面它是稳定奥氏体的元素,并且作用很大,相当于镍的30倍;另一方面由于碳与铬的亲和力很大,能和铬形成一系列的复杂碳化物,含碳量越高,形成的碳化物越多,铬的消耗量就越大,使得晶间腐蚀性能越差。
硅(Si):硅也是一种铁素体形成元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素。大量研究表明硅对不锈钢的耐氯离子腐蚀性能是有利的,硅可提高耐蚀性能是因为在存在氧化剂(如强酸)的介质中,硅会在不锈钢表面层富集提高了不锈钢表面的钝化能力。
镍(Ni):镍是优良的耐腐蚀材料,也镍是不锈钢的主要元素之一,提高奥氏体含量,同时提高钢的抗腐蚀能力。如果没有铬,只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变,所以镍不能单独构成不锈钢。镍在不锈钢中的作用在于它使高铬钢的组织发生变化,使不锈钢的耐腐蚀性能获得改善,不仅能耐酸(如硫酸、醋酸、草酸),而且能抗非氧化性介质的耐蚀性,如碱和大气的腐蚀,中性盐等,但对高温含硫气体不耐腐蚀。
锰(Mn):在铬不锈钢中加入锰,不形成夹杂的情况下,对钢的耐蚀性没有多大的影响17。但Mn能和钢中的S结合成MnS夹杂。MnS在酸性溶液中的溶解速率较大,是孔蚀的敏感点。随着Mn含量的增加合金的腐蚀率增大,孔蚀电位下降。因此,增加合金的Mn含量对抗孔蚀是不利的。
铬(Cr):是增加不锈钢耐蚀性能的基本元素之一,是提高钢的钝化膜的修复能力或称再生能力,提高不锈钢的耐点蚀性能。cr含量增加有利于贫铬区与富铬区含铬量的平衡,降低晶间腐蚀的敏感性。不锈钢中的铬含量在18~20%。
磷(P):P是不锈钢中的杂质元素。一般认为磷会提高钢的抗应力腐蚀开裂性能和抗焊接腐蚀开裂性能,这对腐蚀性能是有害的。磷导致氧浓度电流增加,影响钝化膜的形成和愈合过程,对不锈钢的孔蚀有害。随着磷含量的增加,点蚀电位下降,不锈钢的抗孔蚀和晶界腐蚀能力变差。
以上就是不锈钢化学成分对耐蚀性能的影响,所以除了环境因素外,内在因素更加不可忽略。其中铁是主要化学元素,铬是第一主要的合金元素。一般而言,铬含量至少要占到11%才能称之为不锈钢,因为如果铬含量不足,则不锈钢外表将无法形成那层致密的氧化铬保护膜,而失去防锈腐蚀的功能。若铬的含量足够,在常温大气中,是不会生锈的。
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