相比于碳钢和其他特殊钢品类,不锈钢是为了解决和降低钢铁易锈蚀的问题而研发的。随着人们开创性地将铬、镍、钼、氮等元素加入钢铁材料中,各种围绕“不锈性”开发的不锈钢材料及相应的检测技术应运而生,并在国计民生领域得到广泛的使用,深刻地改变着人们的生活和社会的发展。


“不锈”是相对的,是有条件的。不同的环境、不同的介质、不同的时长,不锈钢同碳钢一样也可能会发生锈蚀。


  不锈钢钝化处理就是让不锈钢表面与钝化剂反应形成一层稳定的钝化膜,从而?;げ恍飧只牟槐谎趸吹贾律?。钝化膜的破坏也是不锈钢发生腐蚀的原因,其本质是一种电化学反应。不锈钢表面状态即钝化膜的性能、组成、结构与点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀及应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳等各类局部腐蚀的萌生有关,表面钝化膜结构的完整性与均一性是不锈钢耐腐蚀的重要原因之一。


  人们在金属腐蚀电化学测试理论基础之上,围绕钝化膜的形成、破坏行为进行不锈钢钝化行为的研究。通常采用电化学或机械划伤方法除去表面膜后,在介质环境中记录不锈钢表面钝化膜生长的电流密度随时间的变化关系。在金属钝化膜的电化学性能研究方面,我国的曹楚南院士进行了深入系统的研究,他领导和开拓了我国腐蚀电化学领域的发展,专著《腐蚀电化学原理》论述了腐蚀电化学的特殊规律,形成了比较完整的理论体系。他创造性地提出利用载波钝化改进不锈钢钝化膜稳定性的思想并经实验证明。从前国外研究者认为,在直流上叠加交流会使钝化困难、钝化膜稳定性下降,但曹楚南院士分析了国外实验条件后认为这一观点不全面,在适当控制条件下叠加交流应该使钝化膜稳定性提高。后来的实验证实了曹楚南的理论分析,发现对于合金含量低的不锈钢Cr13钢经优选条件载波钝化后,钝化膜稳定性可以提高几个数量级。这就为延长不锈钢构件的使用寿命和扩大Cr13钢的应用范围开辟了广阔前景。


  不锈钢的腐蚀形式多是局部腐蚀,据统计,点蚀约占23%,应力腐蚀约占49%,全面腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳各占约9%。另外,在不锈钢的研发过程中,往往需要采用某种加速腐蚀试验,以测试研发的不锈钢的耐蚀性能到底好不好。各种腐蚀形态有不同的耐蚀性标示方法,均匀腐蚀可用腐蚀率定量表征,如压力容器标准中规定了可采用腐蚀裕量的方法提高安全性,推荐不锈钢的腐蚀裕量一般应不小于2毫米。但大多数的局部腐蚀无法直接采用腐蚀率表征,耐蚀性表征方法各不相同,如晶间腐蚀常用通过性试验进行判断;点腐蚀和缝隙腐蚀常用标准试验方法测定其在6%FeCl3溶液中的临界点腐蚀温度(CPT)和临界缝隙腐蚀温度(CCT)来定量标示;耐应力腐蚀性能常用标准的MgCl2或NaCl溶液,在规定应力下产生应力腐蚀的时间来标示;腐蚀疲劳常用规定介质中规定振幅和频率的周期应力下具有107小时不断裂的腐蚀疲劳强度来标示。



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