金属材料具有使用性能和工艺性能的特性,其使用性能是指材料在工作条件下所必须具备的性能,它包括物理性能、化学性能、力学性能、机械性能,以及腐蚀、磨损性能等。在众多性能中,由于要考虑使用环境的苛刻,或者材料的服役寿命等特点,因而,对材料的耐腐蚀性能提出了要求。不锈钢及镍基合金作为常用的耐蚀合金,具有优良的力学性能和耐腐蚀性能,已广泛应用于生活、船舶、石油、化工、航天等诸多方面,对这类材料的使用必然要求根据相关实验方法、标准来检测性能。腐蚀试验作为检测金属或其他材料因与环境发生相互作用而引起的化学或物理-化学损伤过程的一类试验,它是掌握材料与环境所构成腐蚀体系的特性,了解腐蚀机制,从而对腐蚀过程进行控制的重要手段。下面对不锈钢及镍基合金发生的常见腐蚀类型归纳,并总结其耐蚀性检测的国家、行业标准。
一、腐蚀类型
金属材料腐蚀分类方法较多,如按腐蚀机理分类,有化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀三类;按腐蚀形貌特征分类,有全面腐蚀、局部腐蚀,局部腐蚀又分为点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀等;还有按腐蚀环境分类,有大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀以及化学介质中的腐蚀等。
在服役过程中,不锈钢及镍基合金一般容易出现局部腐蚀特征,这些局部腐蚀行为主要如下。
1.点蚀:是一种从金属表面向内部扩展形成空穴或蚀坑状的局部腐蚀形态,一般是直径小而深。不锈钢表面微小“锈孔”的迅猛增加,是造成不锈钢受到大规模腐蚀的原因,多发生在含有氯、溴、碘等的水溶液中,产生小孔然后急剧进行腐蚀的现象,严重时会穿透钢板, 一般不能以重量减少多少来评价其腐蚀程度。
2. 缝隙腐蚀:由于金属表面与其他金属或非金属形成狭缝或间隙,其缝宽(一般在0.025~0.1mm)足以使电解质溶液进入,并有介质存在时再狭缝内或近旁发生局部腐蚀的现象。缝隙腐蚀主要是由于形成氧浓差电池、缝隙内pH降低和Cl-富集而引起的局部腐蚀加速。
3. 晶间腐蚀:晶间腐蚀是一种局部的、选择性的、自晶界区发生的腐蚀,它使晶粒之间的结合力受到破坏,沿不锈钢的晶界产生优先腐蚀破坏。产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到应力作用时,即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。
4. 电偶腐蚀:两种或两种以上不同电极电位的金属处于腐蚀介质内相互接触而引起的电化学腐蚀,又称接触腐蚀或双金属腐蚀。该两种金属构成宏电池,产生电偶电流,使电位较低的金属(阳极)溶解速度增加,电位较高的金属(阴极)溶解速度减小。所以,阴极是受到阳极保护的。阴阳极面积比增大,介质电导率减小,都使阳极腐蚀加重。
5. 应力腐蚀:应力腐蚀破裂简记为(SCC)是指材料在外加或残余应力和腐蚀介质联合作用下产生的破坏,破坏形态是裂纹、裂缝直至断裂。这是一种危害十分严重的局部腐蚀。设备、部件突然出现穿晶型或沿晶型以及混合型脆性裂纹。