不锈钢的腐蚀现象及影响因素

徐杰

(宜家贸易服务（中国）有限公司上海分公司，上海 200235）

0 引言

一般情况下我们所指的不锈钢其实是不锈钢、耐热钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指在空气中具有耐腐蚀性的钢；耐热钢是指在高温条件下具有抗氧化性，并且在一定介质中可以抗腐蚀的钢；而耐酸钢是指能够在某些化学酸性药品中可以抗腐蚀的钢。然而不锈钢在一些特殊条件下也会腐蚀，产生点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀以及晶间腐蚀现象。而后两者腐蚀现象的产生所造成的危害远比前两者大，有时甚至会造成工程事故。因此对于不锈钢不同腐蚀现象及其影响因素的研究十分必要，只有充分了解腐蚀机理，才能更好地做好防范措施，避免不必要的损失。

1 不锈钢腐蚀的现象

1.1 不锈钢的点蚀

不锈钢点蚀现象又被称为坑蚀或小孔腐蚀，它是一种比较常见的局部腐蚀现象，只有在特定的腐蚀介质中才会发生。一般情况下只有在含卤素阴离子溶液中才会发生点蚀，其中溴化物及氯化物的腐蚀性最强。不锈钢的耐腐蚀性一般取决于保护性的钝化膜，点蚀就发生在钝化膜表面。点蚀的腐蚀范围比较小，但它的影响却特别坏，因为它的腐蚀速率较快，大多情况会造成设备的穿孔。此外点蚀也有产生晶间腐蚀及应力腐蚀的可能性。

1.2 不锈钢的缝隙腐蚀

缝隙腐蚀是电解液发生在金属之间或金属与非金属缝隙中的一种腐蚀现象，典型的现象如不锈钢设备垫圈及金属相互缠绕重叠处，其腐蚀后果是造成沟缝的出现，严重的会导致设备的穿透。缝隙腐蚀是一种特殊形态的点蚀，其机理与点蚀相似[1]。

1.3 不锈钢的应力腐蚀

不锈钢的应力腐蚀一般发生在特定腐蚀介质与拉应力共同作用的情况下，表现为脆性开裂现象，这种腐蚀时间短、破坏性很大。其发生过程首先是在腐蚀介质（包括硝酸铵、硝酸、盐酸、氢氟酸、氢氧化钾等液体）的作用下使得不锈钢活化—钝化过渡区（即钝化膜不完整电位范围）产生微小腐蚀坑，紧接着就在拉应力的作用下产生细小裂纹，随着裂纹不断扩大，便形成了腐蚀开裂。

1.4 不锈钢的晶间腐蚀

不锈钢的晶间腐蚀发生在特定腐蚀性介质中，并处于高温条件下，使得晶界合金元素铬贫化，沿着材料的晶粒间界腐蚀，最终使得晶粒间失去结合力而产生的一种局部腐蚀现象。不同的金相组织及化学成分使得不锈钢有着不同的抗晶间腐蚀能力[2]。晶间腐蚀一般是从表面沿晶界深入到金属内部的，在表面无法观察到腐蚀现象，但是经过金相观察发现晶界已经呈现网状腐蚀。

2 不锈钢腐蚀现象的影响因素

2.1 不锈钢点蚀的影响因素

（1）介质的影响。卤化物中的金属阳离子如Fe3+、Cu2+都可以引发点蚀；虽然点蚀发生的必要条件是溶液中需含有氧气和氧化剂；但同时溶液中存在的含氧阴离子如OH-、NO3-却能够置换金属表面诸如Cl-一类离子而能够防止点蚀。

（2）合金元素的影响。在不锈钢中添加少量的钼元素可以提高钝化膜的稳定性；在不锈钢中添加铬元素则能够提高钝化膜的自我修复能力。

（3）热处理制度的影响。不同的热处理制度对于不锈钢点蚀都有着不同的影响，比如在碳化物析出的温度下进行热处理，就会增大点蚀的可能性。

2.2 不锈钢缝隙腐蚀的影响因素

（1）氯离子浓度。缝隙腐蚀的主要影响因素就是氯离子浓度，随着氯离子浓度的增加，加快了不锈钢的应力腐蚀开裂。

（2）几何形状。容器缝隙的几何形状可以决定氧气进入的程度、电解质的组成变化以及电位的分布等等，是影响缝隙腐蚀的重要因素。

（3）氧浓度。通常情况下溶液中氧浓度的增加可以加快缝隙外部的阴极反应速率，使得腐蚀量增加。在全开口溶液中，氧浓度与温度成反比，所以腐蚀强度则由阴极和阳极共同反应结果决定；在全密闭的溶液中只要温度上升，腐蚀速率也会加快。

（4）其他影响 。溶液中PH值也是影响缝隙腐蚀的一大因素，随着PH值的减少，电解阳极的溶解速度就会加快，腐蚀量增加；氯离子浓度增高使得电位向负方向移动，因此缝隙腐蚀敏速率也会加快。此外，硫酸根离子有抑制点蚀的作用，也可以缓解缝隙腐蚀。

2.3 不锈钢应力腐蚀的影响因素

（1）氯离子浓度的影响。溶液中氯离子浓度的不断增高，加快了不锈钢的应力腐蚀开裂的速率。不同氯化物其腐蚀强度按照Mg2+、Fe3+、Ca3+、Na3+、Li3+等阳离子的顺序进行的[3]。

（2）介质温度的影响。在一定范围内，温度越高越容易发生应力腐蚀，但是太高的温度就会产生全面腐蚀而抑制了应力腐蚀。

（3）合金元素的影响。镍、硅元素能提高奥氏体不锈钢在氯化镁溶液中抗应力腐蚀破裂性能，氮、磷、钼等元素会降低不锈钢在浓氯化物介质中的耐应力腐蚀能力。

此外，加工制造中参数的残余应力也会对应力腐蚀产生较大的影响。

2.4 不锈钢的晶间腐蚀的影响因素

（1）C元素的影响。含碳量高的碳化物，消耗的铬就会增多，使得晶间腐蚀越严重。

（2）Cr元素的影响。铬含量的增加能够使不同区域的铬含量平均分配，从而可以降低晶间腐蚀[4]。

（3）Ni元素的影响。镍含量的增加在奥氏体钢中降低了碳的溶解度，从而促进M23C6的析出并且加快其成长，使得晶间腐蚀更迅速。

（4）Ti和Nb元素的影响。钛和铌都与碳有较强的亲和力，可以避免与碳结合形成碳化物而导致贫铬区的产生，从而降低晶间腐蚀。

（5）热处理制度的影响。碳和铬具有不同的扩散速率，则温度和时间是晶间腐蚀的两个重要影响因素，不同的温度和加热时间会影响晶间腐蚀的产生与否。

3 结束语

综上所述，不锈钢的腐蚀现象主要包含上述四种，不论是点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀还是晶间腐蚀，都会对不锈钢设备造成一定损伤，严重的甚至导致工程事故的发生。在了解以上四种腐蚀现象影响因素的基础之上，还应当结合工程实际情况，事实上很多腐蚀现象并不是单纯的一种腐蚀机理，而是多种的腐蚀机理同时存在，因此，在选择不锈钢材料时应到全面考虑到各类腐蚀的影响，选择较为合理的材料。

[1]宋涛哲. 腐蚀电化学研究方法[M]. 北京：化学工业出版社，1988，76～79.

[2]冈毅民. 中国不锈钢腐蚀手册[M]. 北京：冶金工业出版社，1992，189～229.

[3]左景伊. 腐蚀数据手册[M]. 北京：化学工业出版社，1985，19～29.

[4]周静妤. 防腐技术[M]. 北京：化学工业出版社，1988，17～47.