微量硫化氢被吸附不锈钢(金属材料常见的腐蚀形式及试验方法)

Posted 2023-05-26

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微量硫化氢被吸附不锈钢(金属材料常见的腐蚀形式及试验方法)

凡有金属使用的地方，就有各种类型的腐蚀问题。随着工业的发展，生产过程通常涉及在诸如高温、高压、强腐蚀性介质、高负荷应力或高热流和高质量流的高参数条件下的硬化操作。如果不能可靠地解决腐蚀问题，腐蚀损坏不仅引发设备过早失效，也将导致重大事故，巨大的经济损失以及严重的社会后果。以下简单介绍几种常见的腐蚀形式、试验方法及防护措施：

1.均匀腐蚀

金属表面接触腐蚀介质而全面、均匀的发生的腐蚀现象，也称全面腐蚀。与其他腐蚀相比，其发生较为普遍，危害也最小。均匀腐蚀属于微电池效应，腐蚀导致金属表面均匀减薄，腐蚀过程没有固定的阴极及阳极。可以通过表面涂层、缓蚀剂、阴极保护、合理的设计、选择合适的材料等加以防止。

均匀腐蚀是最能反映出金属材料耐蚀性的一种普遍腐蚀形态，而耐蚀性则是金属材料重要的性能指标之一，而金属材料的耐蚀性进行检测是确定设计产使用寿命、强度、防护等各项工艺的重要参考指标。在实验室试验中，均匀腐蚀的试验方法主要有盐雾试验（GB/T 10125-2012 / ISO 9227-2006）、湿热试验及其组合试验。

铝合金均匀腐蚀

2.电偶腐蚀

当电解质溶液中有两种金属接触时，由于氧浓差效应，电极电位较负的贱金属成为阳极, 较高的贵金属成为阴极，构成了腐蚀电池，贵金属受到了保护，这种现象叫电偶腐蚀，也称接触腐蚀或异金属间腐蚀。

利用金属间的电极电位差及其电偶腐蚀原理，可以通过对贱金属与有用金属部件进行配对，以牺牲贱金属阳极来达到保护阴极材料。

3.点腐蚀

点腐蚀是一种非常局部的腐蚀。钝化型金属因表面形成一层具有保护性的钝化膜而产生抗腐蚀作用，当钝化膜遭到破坏，而金属缺乏自钝化的条件或能力，金属就会发生腐蚀，如果腐蚀仅仅集中在金属或设备的某些特定点域，并在点域形成向深处发展的腐蚀小坑，而金属其他大部分表面仍保持钝性的腐蚀现象，称为点腐蚀。点蚀多发生在表面生成氧化膜或钝化膜的金属材料（如不锈钢等）上。

对于不锈钢，除了电化学法（GB/T 17899-1999）测量试样的不锈钢点蚀点位外，常采用三氯化铁溶液进行点腐蚀加速试验（GB/T 17897-2016、ASTM G48-11(2020)e1）进行测试。

不锈钢管点腐蚀形貌

4.晶间腐蚀

晶间腐蚀是局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化，不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。

常用的铁素体不锈钢、铁素体-奥氏体不锈钢（双相不锈钢）试验方法（GB/T 4334-2020）有多种，根据钢种及实际需要，选择合适的试验方法。

不锈钢晶间腐蚀显微形貌

5.缝隙腐蚀

缝隙腐蚀是在电介质溶液中（特别是含有卤素离子的介质），在金属与金属或非金属表面之间狭窄的缝隙内，由于溶液的移动收到阻滞，在缝隙内溶液中氧耗竭后，氯离子即从缝隙外向缝隙内迁移，又由于金属氯化物的水解自催化酸化过程，导致钝化膜的破裂，因而产生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。凡是依靠氧化膜或钝化层抗腐蚀的金属特别易发生这种腐蚀。它可能破坏机械连接的整体性和密封性，造成设备运行失常或失效，甚至事故。缝隙腐蚀通常发生在一些电解质溶液（特别是含有卤素离子时）停滞的缝隙中或屏蔽的表面内，在通用机械设备中，法兰的连接处，与铆钉、螺栓、垫片、垫圈（尤其是橡胶垫圈）、阀座、松动的表面沉积物以及附着的海洋生物等相接触处。

不锈钢及含铬的镍基合金常采用三氯化铁溶液中进行试验（GB/T 10127-2002、ASTM G48-11(2020)e1）

缝隙腐蚀机理不锈钢缝隙腐蚀显微形貌

6.应力腐蚀

应力腐蚀是指在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏（应力+腐蚀）。这种在应力腐蚀作用下导致材料的开裂称为应力腐蚀开裂，这种腐蚀一般均穿过晶粒，即所谓穿晶腐蚀。常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁，导致设备及零件失效。应力腐蚀开裂在极低的负荷应力下也能产生开裂，其全面腐蚀常常很轻，而且没有变形预兆，即发生突然断裂，应力腐蚀是工业生产中危害性最大的一种恶性腐蚀类型。

应力腐蚀开裂试验方法主要分为：恒变形法、恒载荷法、慢应变速率法、断裂力学法。根据需要选择合适的试验标准（GB/T4157-2017）及方法。常见发生应力腐蚀的金属-环境组合有：

应力腐蚀的金属-环境组合

材料类型	环境介质
奥氏体不锈钢	氯离子、氯化物+蒸气、硫化氢、碱液等；
碳钢及低合金钢	介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸；
含钼奥氏体不锈钢	碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等；
黄铜	氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等；
钛	含盐酸的甲酸或乙醇、熔融氯化钠；
铝	湿硫化氢、含氢硫化氢、海水。

黄铜的应力腐蚀开裂

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