淺談300系列不銹鋼的抗腐蝕性
300系列不銹鋼因其抗腐蝕,不易生銹的性能,被廣泛應(yīng)用于流體行業(yè)。未藍(lán)生產(chǎn)的不銹鋼制品有不銹鋼快速接頭、金屬軟管、不銹鋼波紋管等,客戶在選購時(shí),偶爾會(huì)有一些困惑,不知道選哪種牌號(hào)的不銹鋼。今天淺談一下304,304L,316,316L這幾個(gè)牌號(hào)防腐性能的差別。
首先來談一下金屬腐蝕的方法。一般來說,分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。
化學(xué)腐蝕,金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過程。例如,化學(xué)原料的氯離子與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵:Cl2+Fe→FeCl2。
電化學(xué)腐蝕,當(dāng)金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中,金屬表面會(huì)形成一種微電池,也稱腐蝕電池(其電極習(xí)慣上稱陰、陽極)。腐蝕電池的陽極為鐵,而陰極為雜質(zhì),鐵一直被犧牲。
其次來談?wù)劷饘俑g破壞的方式。主要有以下五種:
表面腐蝕:金屬表面的大部分或全部普遍發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)稱為均勻腐蝕,亦稱全面腐蝕。
晶間腐蝕:沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。
點(diǎn)腐蝕:簡(jiǎn)稱點(diǎn)蝕,通常指具有易鈍化特性的金屬或合金表面在含有Cl離子等有侵蝕性陰離子與氧化劑共存的溶液環(huán)境中發(fā)生的一類腐蝕。
應(yīng)力腐蝕:是指在拉應(yīng)力作用下,金屬在腐蝕介質(zhì)中引起的破壞。
腐蝕疲勞:交變載荷與侵蝕性環(huán)境的聯(lián)合作用,顯著降低構(gòu)件疲勞性能。
300系列不銹鋼成分對(duì)比
304,304L,316,316L這4個(gè)牌號(hào),成分對(duì)比如下表,可以看出:不銹鋼與碳鋼的成分在微量元素方面差別很大,C,Cr,Ni是主要差別。316系列含Mo 及Ni多于304系列,低碳不銹鋼含碳量只有0.03。
不銹鋼抗腐蝕的常用方法
表面鈍化膜防腐
不銹鋼內(nèi)加入了如Cr, Mo,Ni等合金微量元素。數(shù)據(jù)表明,當(dāng)Cr的含量大于12.5%, C對(duì)Fe進(jìn)行合金化處理時(shí),形成了類似于Fe-Cr表面氧化物。這種緊密粘附的富鉻氧化物保護(hù)金屬表面,防止進(jìn)一步地氧化。而且,即使損壞了表層,所暴露出的鋼表面會(huì)和大氣反應(yīng)進(jìn)行自我修理,重新形成這種氧化物"鈍化膜",繼續(xù)起保護(hù)作用。而316系列加入了Mo之后,Mo與Cr協(xié)同作用,Mo的氧化物與固溶體形式與Cr的氫氧化物共存于鈍化膜中,進(jìn)一步提高不銹鋼的點(diǎn)蝕抗力。這也是316比304耐點(diǎn)蝕(含Cl離子)能力強(qiáng)的原因。
提高Fe電極電位
不銹鋼加入合金Ni,Cr,Mo等元素,改變電極電位。還是說一下Cr離子,當(dāng)鋼中鉻量原子數(shù)量大于12.5%時(shí),可使Fe的電極電位發(fā)生突變,由負(fù)電位升到正的電極電位,使得金屬晶體中的電子更加趨于不容易失去,從而有效阻止電化學(xué)腐蝕。 316不銹鋼因比304不銹鋼增加了Mo,更進(jìn)一步拉高了電極電位,因此316系列比304系列更加耐腐蝕。
低含碳量
含碳量盡可能低。因?yàn)樘荚诓讳P鋼晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度大于Cr的擴(kuò)散速度。在高溫如焊接狀態(tài)下,多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散,與Cr在晶間形成碳化鉻的化合物,當(dāng)晶界的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于12%時(shí),就形成所謂的“貧鉻區(qū)”,貧鉻區(qū)就會(huì)失去耐腐蝕能力,而產(chǎn)生晶間腐蝕,一旦受到應(yīng)力作用時(shí),即會(huì)沿晶界斷裂、強(qiáng)度幾乎全部消失。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上。這也解釋了很多不銹鋼制品總是焊縫處開裂。
總的來說,
316(L)系列不銹鋼因添加Mo,故其耐Cl離子腐蝕性、耐電化學(xué)腐蝕性都比304(L)好;
300L低碳的不銹鋼通常只有在特殊情況下如高溫或焊接后才能表現(xiàn)比300系列有明顯的防腐蝕性能,但單純的母材固溶態(tài)下防腐性能差別不大。
未藍(lán)的主要不銹鋼制品在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)充分考慮到了這種差異化,并采用了不同的生產(chǎn)工藝。未藍(lán)的不銹鋼制品,有304(L)、316(L)、2205雙相不銹鋼等多種材質(zhì),產(chǎn)品符合DIN、3A、ISO、GB4806.9-2016等多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,具體需求請(qǐng)咨詢未藍(lán)相關(guān)專業(yè)人員。