高性能不銹鋼突出的腐蝕特性不僅歸功于它們的高合金含量，而且歸功于高含量的鉻和其他合金元素相互影響的協(xié)調(diào)作用。例如，在高鉻鐵素體不銹鋼中，甚至小量的鎳也會(huì)大大擴(kuò)大其在還原酸中的鈍化程度，隨著鉻含量的增加，鉬耐氯化物點(diǎn)蝕的作用更有效。然而，就使用介質(zhì)和許多可能的腐蝕形式而言，各鋼種之間有很大的差異。圖31中的例子，說(shuō)明了三種鐵素體不銹鋼在點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕斷裂性能方面的差異。也許使用這些鋼種的腐蝕工程師面臨的最困難的任務(wù)之一就是從腐蝕的角度確定最佳的鋼種。

耐無(wú)機(jī)酸

1. 硫酸

高性能不銹鋼在硫酸溶液中取決于鈍化作用的腐蝕行為在很大程度上由具體硫酸環(huán)境的氧化能力所決定。在這方面，各種硫酸溶液有很大的不同。對(duì)于純?nèi)芤海械人釢舛群透邷匦纬闪溯^弱的氧化性介質(zhì)和高的全面腐蝕速度。通空氣以及氧化性離子如三價(jià)鐵離子、二價(jià)銅離子、硝酸根離子以及鉻酸鹽類(lèi)會(huì)提高稀溶液的氧化能力，使不銹鋼在更寬的酸濃度范圍和更高的溫度下保持鈍化行為。氯化物或其他鹵離子的存在會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)蝕，破壞不銹鋼穩(wěn)定的鈍化行為。當(dāng)研究鋼種在硫酸溶液中的性能時(shí)，鹵離子的存在是一個(gè)重要因素。溶液因素的多樣性以及任何選定鋼種的極化特性將造成各種可能的腐蝕速率。甚至專門(mén)為硫酸裝置設(shè)計(jì)的不銹鋼鋼種，其腐蝕速率也可能很高。因此，盡管這些不銹鋼中有許多在硫酸溶液中表現(xiàn)很好，但在為設(shè)備選材時(shí)，比較謹(jǐn)慎的做法是進(jìn)行廠內(nèi)腐蝕試驗(yàn)。

第一批能夠被稱為高性能不銹鋼的鋼種就是那些為硫酸設(shè)備而開(kāi)發(fā)的不銹鋼，它們是本系列文章中A-1組的一些奧氏體不銹鋼。這組鋼種的特點(diǎn)是鎳含量高并添加了銅和鉬。合金825和20Cb-3是一般用途的不銹鋼，適用于溫度不超過(guò)60℃（140℉）、酸濃度覆蓋全部組成范圍的設(shè)備。圖32中20Cb-3的等腐蝕曲線說(shuō)明了這些鋼種在純酸溶液中的典型腐蝕行為。如上面所討論的，如果存在氧化性離子，它們的有效范圍會(huì)延伸到溫度稍高的位置。但是，由于這些鋼種鉬含量相對(duì)較低，所以氯離子的存在嚴(yán)重降低了它們的耐腐蝕性，甚至在相對(duì)稀的溶液中也如此。具有較高鉬含量的合金20Mo-6被開(kāi)發(fā)出來(lái)，它在點(diǎn)蝕條件下具有較好的耐蝕性，同時(shí)在中等酸濃度范圍具有良好的耐均勻腐蝕性能。

圖32也給出了許多其他高性能不銹鋼的等腐蝕曲線。這些鋼種在低濃度的酸中具有良好的耐腐蝕性。由于鎳含量較低，它們?cè)谥械?mdash;高濃度范圍的酸中表現(xiàn)不如A-1組的鋼種。圖32也顯示出一些雙相不銹鋼和鐵素體不銹鋼在低濃度的純酸溶液中具有良好的耐腐蝕性。然而，這些不銹鋼的數(shù)據(jù)適用于鈍化條件；鎳含量低于奧氏體不銹鋼的雙相和鐵素體不銹鋼容易發(fā)生活化，導(dǎo)致很高的腐蝕速度。

在可能發(fā)生點(diǎn)蝕的含氯化物或其他鹵離子的稀硫酸溶液中，A-4至A-6組鉬含量較高的奧氏體鋼種比A-1組的鋼種耐腐蝕性更好。圖33說(shuō)明了這一點(diǎn)，圖中給出了氯離子含量為200～2000ppm的酸溶液的腐蝕數(shù)據(jù)。盡管氯化物的存在會(huì)降低所有鋼種的耐腐蝕性，但對(duì)鉬含量高的鋼種影響要小得多。A-4至A-6組的鋼種在這些條件下的良好性能使它們成為處理中等溫度含氯化物的燃燒產(chǎn)物酸冷凝液的良好選擇，而A-1組的鋼種更有可能成功地用于氯離子含量不太高的酸洗和化學(xué)加工應(yīng)用。

2. 亞硫酸

 亞硫酸是一種相對(duì)較弱的酸，通常含二氧化硫的煙氣冷凝液中含有亞硫酸，它會(huì)造成304不銹鋼的點(diǎn)蝕，但只要不同時(shí)伴有硫酸和氯離子或氟離子，一般可采用316不銹鋼。但是，許多煙氣可能有很強(qiáng)的酸性并含有鹵化物離子，在這種條件下，高性能不銹鋼具有大大優(yōu)于316不銹鋼的耐腐蝕性。

3. 磷酸

純磷酸溶液比硫酸溶液的腐蝕性小，但它們都具有相對(duì)較低的氧化能力， 在這一點(diǎn)上是相似的。不銹鋼在高溫及較高酸濃度的條件下腐蝕速率可能很高。腐蝕速度對(duì)可能影響氧化能力或引起點(diǎn)蝕的離子很敏感，所以，硝酸根和三價(jià)鐵離子將降低腐蝕速率，而氯離子和氟離子將大大增加磷酸溶液的腐蝕性。磷酸溶液會(huì)導(dǎo)致敏化晶界的晶間腐蝕，因此在熱溶液中采用無(wú)敏化作用的低碳鋼種是非常必要的。

在純磷酸溶液中，304不銹鋼能夠用于室溫—中等溫度下的大多數(shù)濃度范圍。316不銹鋼將其有效性能范圍擴(kuò)大到接近沸點(diǎn)的溫度下濃度達(dá)到約30%的酸溶液。在更高的溫度和酸濃度下，高性能不銹鋼在沸點(diǎn)溫度、濃度高達(dá)約80%的條件下，能提供良好的耐腐蝕性。這種酸的腐蝕試驗(yàn)顯示出很大的不確定性，但圖34概括的等腐蝕曲線說(shuō)明了其典型的行為。高性能不銹鋼在高溫/高酸濃度范圍條件下的良好性能，主要來(lái)自于其高鉻和鎳含量以及較高的鉬含量。圖34所示不同奧氏體鋼種附類(lèi)的區(qū)域表明了這種合金化作用。一些雙相不銹鋼在中等濃度酸中也表現(xiàn)出良好的性能，大概是由于它們的鉻和鉬含量高以及鎢和銅在某些合金中的使用。

當(dāng)磷酸溶液中含有氟化物和氯化物離子時(shí)，例如，磷酸的生產(chǎn)，含有高鉻和鉬的不銹鋼具有良好的性能。在加濕處理的磷酸溶液中的試驗(yàn)說(shuō)明了這一點(diǎn)，見(jiàn)圖35。與A-2組較低鉻/鉬的鋼種相對(duì)比，高鉻/高鉬的合金28以及類(lèi)似的20Mo-6在這種介質(zhì)環(huán)境中表現(xiàn)非常好。

4. 鹽酸

鹽酸是一種很強(qiáng)的還原性酸。室溫下幾乎所有濃度的溶液（最稀的除外）都很容易地對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼產(chǎn)生侵蝕。在熱溶液中隨著氫的析出，腐蝕速率非常快；因此，標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼一般不適合于處理這種酸。點(diǎn)蝕在稀溶液中也會(huì)發(fā)生，特別是如果已接觸了鹽酸的表面不作處理就直接進(jìn)行干燥。任何接觸過(guò)鹽酸的不銹鋼過(guò)后都應(yīng)當(dāng)徹底漂洗干凈。

高性能不銹鋼由于其較高的鉻和鎳含量有助于保持穩(wěn)定的鈍化膜，所以耐一般酸腐蝕的性能得到改善。由于它們的鉻和鉬含量高，它們耐氯化物點(diǎn)蝕的能力也更強(qiáng)。圖36描述了這些不銹鋼在鹽酸溶液中的一般性能。然而，就是這些不銹鋼也不能用于處理濃縮溶液。合金含量最高的奧氏體不銹鋼如654 SMO在室溫下濃度接近10%的酸溶液中具有有效的耐蝕性。處理低—中等溫度下稀釋的酸冷凝液可以選用這些鋼種。在較高的溫度下腐蝕速率增長(zhǎng)很快，因此沸點(diǎn)溫度下濃度不大于約1%的酸溶液可能就需要考慮采用這些鋼種。雙相不銹鋼由于它們的高鉻含量，在濃度高達(dá)4%的鹽酸中也表現(xiàn)出良好的耐蝕性，并且其腐蝕速率對(duì)溫度敏感性比奧氏體不銹鋼小一些（圖36）。含有一定量鎳的鐵素體不銹鋼也在濃度達(dá)到約1%的溫鹽酸中表現(xiàn)出良好的耐蝕性；但它們很容易被去鈍化，或者如果表面有鐵污染時(shí)，它們?cè)邴}酸中無(wú)法建立起鈍化狀態(tài)。這種去鈍化趨勢(shì)也可能發(fā)生在對(duì)優(yōu)先相溶解敏感的雙相不銹鋼上。

5. 氫氟酸

 雖然這種酸被歸入比鹽酸弱一些的酸類(lèi)，但它對(duì)于許多結(jié)構(gòu)材料包括大多數(shù)不銹鋼仍然有很強(qiáng)的腐蝕性。由于氫氟酸具有危險(xiǎn)性，在氟化氫及其溶液中使用任何高性能不銹鋼都應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)特別謹(jǐn)慎的考慮，并且只有在徹底地評(píng)估和研究了所有可能的安全保護(hù)措施之后才可以使用。標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼鋼種在氫氟酸溶液中沒(méi)有耐蝕性，除非是室溫下非常稀的溶液。例如，304不銹鋼在60℃ 0.1%的氫氟酸溶液中，腐蝕速率超過(guò)0.60毫米/年。一些高性能不銹鋼在低濃度中等溫度下可以有效使用，特別是當(dāng)通空氣或氧化性鹽類(lèi)存在以及在與硫酸混合的溶液中。尤其是A-1組高鎳和銅含量的鋼種如20Cb-3和825，能夠在這種介質(zhì)環(huán)境下具有一定的耐蝕性。高鉻和鉬以及高鎳和銅的不銹鋼在稀氫氟酸中有良好的耐蝕性，尤其是當(dāng)存在氯離子時(shí)。圖37給出了904L、254 SMO、合金31以及654 SMO在稀純氫氟酸中的例子。

6. 硝酸

標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼對(duì)高至沸點(diǎn)的所有溫度下的硝酸溶液都有非常好的耐腐蝕性，除了硝酸濃度非常高的情形以外。圖38顯示了304不銹鋼的這一特性。因此，304L不銹鋼及其穩(wěn)定化的相應(yīng)鋼種廣泛用于硝酸的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)。316不銹鋼由于鉬的不利影響，比304不銹鋼腐蝕速率高。由于鉻的使用，鋼種獲得了在硝酸中的良好耐蝕性；因此，高性能奧氏體鋼種在純硝酸溶液通常沒(méi)有更好的耐腐蝕性。雖然這方面的信息極少，但人們預(yù)料這些鋼種由于它們的高鉬含量，具有與316不銹鋼相同的行為。但是，它們能通過(guò)ASTM A 262標(biāo)準(zhǔn)定義的標(biāo)準(zhǔn)晶間敏化試驗(yàn)，并且在各種含有硝酸的混合酸溶液中表現(xiàn)良好，而304L不銹鋼在這種介質(zhì)中性能會(huì)受到限制。

有一些特殊的鋼種是專門(mén)為苛刻的硝酸設(shè)備而開(kāi)發(fā)的，例如310L不銹鋼和合金800。較高溫度和高酸濃度條件下的使用性能通過(guò)采用高鉻低鉬低雜質(zhì)含量而實(shí)現(xiàn)。較高鉻和較低鉬含量的高性能雙相不銹鋼7-Mo PLUS表現(xiàn)出類(lèi)似的性能改善，在惡劣的硝酸介質(zhì)中得到廣泛的使用。非鈦穩(wěn)定化的高鉻鐵素體不銹鋼，例如AL 29-4-2對(duì)高溫硝酸液體和蒸汽介質(zhì)也具有良好的耐腐蝕性。圖38中這些鋼種的數(shù)據(jù)表明，它們?cè)谙跛嶂袃?yōu)于304不銹鋼。

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