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金屬的腐蝕形態

金屬的腐蝕形態可分為兩大類：均勻（全面）腐蝕和局部腐蝕，均勻（全面）腐蝕包括全面成膜腐蝕和無膜腐蝕。

（1）全面成膜腐蝕：腐蝕在金屬的全部或大部分面積上進行，而且生成保護膜，具有保護性。例如：碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快，當硫酸濃度大于50%時，腐蝕率達到zui大值，此后濃度再繼續增大腐蝕率反而下降。這是由于濃硫酸的強氧化性，在鋼鐵的表面生成一層組織致密的鈍化膜，這種鈍化膜不溶于濃硫酸，從而起到了阻礙腐蝕作用。

（2）無膜腐蝕：無膜全面腐蝕很危險，因為它保持一定速度全面進行腐蝕。

    （3）局部腐蝕：局部腐蝕的形態有十三種，如縫隙腐蝕、脫層腐蝕、晶間腐蝕與應力腐蝕等等。據調查，化工裝置中局部腐蝕約占70%。在諸多局部腐蝕的形態中與閥門制造有關且常見的是晶間腐蝕。

    一般對均勻腐蝕的程度用腐蝕率表示，但如何評價則有不同規定。

    按《石油化工企業管道設計器材選用通則》規定，介質對金屬材料的腐蝕速率，管道金屬材料的耐腐蝕能力可分為下列四類：

年腐蝕率不超過0.05mm的材料為充分耐腐蝕性材料；

    年腐蝕率在0.05~0.1mm的材料為耐腐蝕性材料；

    年腐蝕率在0.1~0.5mm的材料為尚耐腐蝕性材料；

    年腐蝕率超過0. 5mm的材料為不耐腐蝕性材料。

    《腐蝕數據手冊》對均勻（全面）腐蝕的耐蝕性用均勻腐蝕率來評價，見表1-2。

                             耐蝕性能的評價                        表1-2

據《金屬防腐蝕手冊》（中國腐蝕與防護學會）對金屬材料耐腐蝕性規定見表1-3。

                          金屬材料耐腐蝕性的10級標準                表1-3

（4）晶間腐蝕：局部地沿著結晶粒子邊界向深度方向腐蝕的形式稱晶間腐蝕。這種腐蝕，外面看不出腐蝕跡象。嚴重的晶間腐蝕可以穿過整個機體厚度。

    產生晶間腐蝕的原因是由于沿晶粒邊界析出碳化鉻Cr23C6或FeCr化合物——稱σ相，使晶界周圍貧格，在適合的腐蝕介質（產生晶間腐蝕的介質）中，就形成碳化鉻（陰極）——貧鉻區（陽級）電池，使晶界貧鉻區產生腐蝕。

    由上述可看出晶間腐蝕是有條件的。其內因是必須有碳化鉻或σ相沿晶界析出使晶界貧鉻。其外因是必須有腐蝕貧鉻區的介質。水和一些中性溶液并不腐蝕貧鉻區，所以即使存在貧鉻區也不會產生晶間腐蝕。如果晶界不貧鉻，即使有產生晶間腐蝕的介質也不會產生晶間腐蝕。所以產生晶間腐蝕的內因、外因缺一不可。

    產生貧鉻的原因：一是鋼水化學成分不合格，如碳高、鉻低或含鈦、鈮的不銹鋼中碳鈦比或碳鈮比不夠。二是熱處理工藝不正確或焊接或加工時加熱至碳化物析出溫度，而在900℃至400℃冷卻速度不夠快而析出碳化物造成貧鉻。

2.1.2控制晶間腐蝕的方法

    控制奧氏體不銹鋼晶間腐蝕有三種方法：

    （1）執行正確的熱處理工藝，將鋼加熱至1100℃水淬（急冷）使碳化物向固溶體中溶解。但是，不同牌號的奧氏體不銹鋼其淬火加熱溫度不完全都是1100℃，執行中要按標準規定。

（2）加入固定碳的元素鈦或鈮；

    （3）采用含碳量≤0.03%的超低碳不銹鋼。

2.1.3晶間腐蝕檢驗

晶間腐蝕檢驗的前題是試樣的化學成分合格并經固溶處理。晶間腐蝕檢驗用的試片是80×18×3（長×寬×厚），上下兩平面磨至Ra0.8的薄片，并分為敏化狀態試片和交貨產品狀態試片兩種。

敏化試片：將試片在650℃下加熱，保溫2小時（壓力加工件）或1小時（鑄件）空冷。之所以在650℃加熱是因為奧氏體不銹鋼在500~700℃碳化鉻zui易沿晶界析出造成晶界貧鉻從而在產生晶間腐蝕的介質中發生晶間腐蝕。

交貨產品試片：即試片經固溶處理，實際上是和鑄件一同處理的試樣上取下來的試片。

判別：試片在酸中浸泡后彎曲90°（鑄件）或180°（鍛件）若有裂紋則不合格。不合格時鑄件要重新處理，然后再作試驗，但固溶處理的次數不得超過兩次。

奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是很嚴重的，因此一定要按合同要求或按執行的標準來生產不銹鋼閥門。

常用奧氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料見表1-4。

奧氏體不銹鋼作高溫鋼用

高溫是指溫度超過350℃以上，高溫用鋼是指在高溫下具有較高強度的鋼材。在石油化工裝置里，高溫并伴有腐蝕的場合就必須使用既耐高溫又耐腐蝕的材料。不銹鋼18Cr—8Ni、25Cr—20Ni的高溫強度高，特別是18—8Ti、18—8Nb等合金元素影響使耐高溫性能更為*。一般在沒有耐腐蝕性問題的場合，在規定范圍內，含碳量高的不銹鋼，其高溫強度也高。若在18—8鋼內添加Mo、Nb、Ti等元素可強化基體，Nb、Ti則形成碳化物，從而可改善高溫強度。具體何種牌號的不銹鋼其zui高使用的溫度值，要查材料的溫壓表。

2.2馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼是一種鉻不銹鋼，其金相組織為馬氏體，可通過熱處理進行強化，具有良好的力學性能和高溫抗氧化性。該鋼種在大氣、水和弱腐蝕介質如加鹽水溶液、稀硝酸及某些濃度不高的有機酸，在溫度不高的情況下均有良好的耐腐蝕性。但該鋼種不耐強酸如硫酸、鹽酸、濃硝酸等的腐蝕，常用于水、蒸汽、油品等弱腐蝕性介質。由于鉻不銹鋼可通過熱處理強化，因此為了避免強度過高產生脆性，應采用正確的熱處理工藝。如ASTM A 217 CA15規定其zui低回火溫度為595℃。

常用馬氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料見表1-5。

2.3奧氏體——鐵素體雙相不銹鋼

雙相不銹鋼耐應力腐蝕破壞性好，適用于含氯離子環境的腐蝕，并具有較高的強度，常用于化肥、煉油、海上采油、海水淡化等工況條件。

目前制造閥門主體（承壓件）的雙相不銹鋼材料大多采用美國材料，常用的奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼鑄件、鍛件材料見表1-6。

3、鉻—鉬鋼和鉻—鉬—釩鋼

鉻—鉬鋼和鉻—鉬—釩鋼主要用在高溫、高壓的場合，要求鋼在高溫下具有較好的抗蠕變強度和抗高溫氧化性，適用溫度-29~650℃，主要用于火力發電的高溫、高壓蒸汽，煉油企業的石油裂解、催化裂化、加氫等含有硫化物、氫腐蝕的石油介質。例如催化系統采用5Cr—0.5Mo鋼，加氫系統溫度較低的采用1.25Cr—0.5Mo鋼，溫度較高的加氫裂化、加氫脫硫煤液化等裝置中采用2.25Cr—1Mo鋼。

在Cr—Mo鋼中需要說明的是ZG1Cr5Mo，過去稱鑄鋼鉻5鉬（ZGCr5Mo）用該鋼制作的閥門習慣上都稱鉻5鉬閥，可是鑄鋼鉻5鉬這個牌號在1999年以前即無國家標準也無專業標準，長期以來各制造廠均參照前蘇聯標準來制訂自己的工廠標準其牌號為ZGCr5Mo，其含碳量為0.15~0.25%，因此實際牌號應定為ZG2Cr5Mo。中石化在制訂SH 3064-94《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收》標準時參照JIS G 5151中的SCPH61、BS 3100中的B5、ASTM A 217中的C5及我國GB/T 1221中的1Cr5Mo的化學成分將這種材料定為ZG1Cr5Mo，但同樣只有牌號并無相關標準規定它的化學成分、力學性能、熱處理規范等。70年代末引進裝置中這類閥門的材料為ASTM A 217 C5，從化學成分上看相當鑄鋼1鉻5鉬，故建議用ASTM A 217 C5來制造這類閥門，一直到1999年在制訂JB/T 9625《鍋爐管道附件承壓鑄鋼件 技術條件》時才將ZG1Cr5Mo納入該標準中。

ZG1Cr5Mo稱5Cr—0.5Mo鋼，這種鋼具有良好的抗石油裂化過程介質腐蝕的性能，對含有硫化物的熱石油介質耐蝕性良好，具有抗氫腐蝕的能力，并有良好的熱強性。