不锈钢一般腐蚀特性

1、不锈钢一般腐蚀特性不锈钢的一般腐蚀形态 >>不锈钢在大气介质的腐蚀根据潮湿的程度，大气一般分为干燥大气，潮大气和湿大气。它们对钢的腐蚀性 则随大气潮湿程度的增加而提高。为了耐大气腐蚀，不锈钢的选材一般是按Cr13型-Cr17型-18-8型次序。最高选用18-8型Cr-Ni奥氏体钢便可满足耐蚀 的要求，个别条件下才选用18-14-2型不锈钢。根据所处的环境，大气又可分为农村大气，城市工业大气和海洋大气。农村大气除潮湿外，一般很少污染，比较干净，因而对钢的腐蚀性较弱。故常常 选用Cr13型和Cr17型钢便可满足耐腐蚀的要求。由于城市工业大气除潮湿外，还常常含有SO2，H2S，NH3，N

2、O2以及CO2，C12等气体杂质和悬浮的颗粒，灰尘，而一些气体杂质溶于水中，降落或吸附到钢 的表面上，然后再溶于水，均可形成 Cl "，H2SO4等腐蚀性较强的物质；一些悬 浮颗粒和灰尘，有的溶于水后本身就具有腐蚀性，有的落到钢的表面上形成缝隙 加速钢的腐蚀。因此对城市工业大气，若在室内，仍可考虑选择Cr13型和Cr17型钢；但在室外，Cr17型钢则成为可供选用的最低牌号。长期使用表明，虽然 Cr17型钢表面上常常落有一层灰尘，但经清除后就会显露出并未受到腐蚀的原始 的光亮表面。当城市工业大气中有 C12以及H2S，CO2等有害气体时，一般应选 用18-8型钢，甚至选用含23%Mo的

3、18-14-2奥氏体不锈钢，才能得到满意的 结果。由于海洋大气既潮湿有含有 NaCI等海盐粒子，因而Cl 1腐蚀特别突出。在这种 腐蚀环境中，Cr13型和Cr17型不锈钢短期使用便可产生一层锈膜，但主要危险 是它们极易产生点蚀，特别是在近海和在海上更为明显。而18-8型Cr-Ni不锈钢，如 0Cr19Ni9，0Cr18Ni9，00Cr19Ni10，0Cr18Ni11Ti 等，在恶劣的海洋大 气中也能生锈，但锈层一般很薄，极易清理掉。含23%Mo的18-14-2型奥氏体不锈钢是耐海洋大气腐蚀较理想的材料。在大气中还有可能选用其他不锈钢。例如，制表工业用的含S，含Se和S，Ca复合的Cr-Ni奥氏

4、体不锈钢，主要是为了既耐蚀又利于切削加工；一些紧固件， 螺栓，螺帽，螺丝等多选用含 Cu24%的Cr-Ni不锈钢，除耐蚀外，主要是为了 提高紧固件的冷加工成形性能。不锈钢的一般腐蚀形态 >> 不锈钢在水介质中的腐蚀按水中含盐量的不同，水可分为高纯水，淡水，半咸水和海水。高纯水中几乎不 含盐，Cl 一般<=0.1ppm ;淡水中含盐量低于 0.05% ;半咸水中含盐量在 0.05% 以上，但低于海水中的含盐量；海水中含盐量达 33.5% 。不锈钢在水介质中，一般腐蚀并不是引起不锈钢破坏的主要形式。而最常见的腐蚀破坏系来自局部腐蚀，特别是应力腐蚀，点蚀和缝隙腐蚀。高纯水大量应用于

5、核工业中，特别是以水为冷却和工作介质的沸水和压水核反应 堆中。由于高纯水中 Cl 和氧都很低(Cl N=0.l0ppm , 0<=0.01ppm)，不锈钢在 此种条件下的腐蚀率很小， <0.01mm/a 。因此水冷核反应堆中除核燃料包壳等少 量材料外，大量选用不锈钢，说水冷核反应堆是不锈钢 “堆”成的一点也不夸大。 所选用的材料主要牌号为 0Cr19Ni9 ， 00Cr19Ni11 ， 0Cr17Ni12Mo2 ， 00Cr17Ni14Mo2 ， 0Cr18Ni11Ti 等，近些年来，控氮的 Cr-Ni 奥氏体不锈钢，例 如控氮的 0Cr19Ni9 ， 00Cr19Ni11 ， 0

6、0Cr17Ni14Mo2 等大量用作堆内结构材料 (法兰，堆内各种支撑件等)和主管道材料。压水堆蒸汽发生器管材虽然已选用 高镍耐蚀合金，但蒸发器隔板则选用 0Cr13Al(AISA 405) 铁素体不锈钢。在水冷 反应堆乏燃料储存装置中，除耐高纯水腐蚀外还要求具有热中子吸收能力，为 此，含硼的Cr-Ni不锈钢(0Cr18Ni10B )获得了应用。淡水中即使含有少量Cl T和饱和氧，甚至还有其他杂质，但对不锈钢的一般腐 蚀也是微不足道的。因此，所有类型的不锈钢均可用于与淡水相接触的环境中。 淡水在工业中 (工业水)，既可作介质又可作原料，因此用量极大。在与工业水相接 触的设备，部件中，最常选用的

7、不锈钢是Cr13型，Cr17型和18-8型三大类。各种换热设备，例如换热器，蒸发器，冷凝器，热交换器等的工作环境在工业水条 件下是最苛刻的。最常选用的是 18-8 型钢，例如 0Cr18Ni11Ti ， 0Cr19Ni9 ， 00Cr19Ni11 ，有时也选用 0Cr17Ni12Mo2 和 00Cr17Ni14Mo2 。日常用的医疗器械，厨房设备和器具以及家庭用具等，既与大气接触，又常常 受到淡水的腐蚀。在这些条件下选用不锈钢，由于既美观，耐用，卫生，且清洗 又非常方便，因而非常受欢迎。在医疗器械中，作为外科手术刀，剪等，随要求 的不同可选用 3Cr13 ， 4Cr13 ， 3Cr13Mo ，

8、 9Cr18 ， 9Cr18MoV 等不锈钢;作为 人体植入器官，除人工关节等选用钴基合金等外，骨折治疗用植入器官仍多选用 含 23%Mo 的不锈钢，如 0Cr17Ni12Mo2 和 00Cr17Ni14Mo2 。厨房设备和器具 以及家庭用具，包括调理作业设备，调理台，运输车，洗刷台柜，烹调台等普遍 选用 0Cr19Ni9( 或 0Cr18Ni11Ti) 。加热设备，灶具 -即热水器，开水器，煤气灶 等则多选用 0Cr17(Ti) ，低 C,N 的 0Cr17MoTi 等。厨房机械，即洗碗机等， 0Cr19Ni9( 或 0Cr18Ni11Ti) 则是通用的牌号。厨房器具中锅，碗，瓢，勺等既要

9、求有不锈性，又要求易冲压成型，一般中低档可选用0Cr13，0Cr17(Ti)等，而高档则多选用0Cr19Ni9(或0Cr18Ni1仃i)。目前社会上流行所谓不锈钢和不锈铁， 前者指 18-8 型的无磁(或弱磁)的 Cr-Ni 奥氏体不锈钢，而后者则指 Cr13 和 Cr17 型具有铁磁性的马氏体和铁素体不锈钢。人们在选用不锈钢制家用器具时， 多用有无磁性来鉴别它们不锈性(或耐蚀性)的优劣。实际上这是一种对不锈钢的误解。普通的家用不锈钢器具只要选择合理并正确使用，即使有磁性的马氏 体，铁素体不锈钢同样可满足要求，且价格便宜。反之，即使选用无磁性的18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢也会发生腐蚀。值得

10、提出，对于刀，叉，匙等用具，由于 有一定的硬度要求，1Cr13和2Cr13,3Cr13作为餐具专用不锈钢已得到国内外的 大量应用。当然，有些高档的刀，叉，匙等也常常选用18-8型Cr-Ni不锈钢。对于要求锋利度好的不锈钢刀具，4Cr13,3Cr13Mo和6Cr13Mo等受到了用户的欢 迎。需要指出，为了使不锈钢制的医疗器械，厨房设备和器具以及家庭用具能长 期使用并保持光亮，不锈，在可能条件下尽量使它们处于干燥状态。例如使用， 清洗后立即擦干后再放置，并避免与酸碱性物质长期接触是非常重要的。在水电站的建设中，含泥沙的河水冲刷是不可避免的，超低碳马氏体不锈钢, 例如00Cr13Ni4Mo，00Cr

11、13Ni5Mo 等获得了较好的应用。在海水中，就一般腐蚀而言，不锈钢的腐蚀率并不高，但常用不锈钢在海水中 的主要破坏形式是点蚀，缝隙腐蚀和应力腐蚀，而且常常受到海水中的含氧量， 氯离子浓度，海水与材料的相对流速，海水的污染情况，温度以及海生物等因素 的直接影响。一般来说，在室温(30oC)以下，可选用含 Mo24%的 0Cr17Ni12Mo2 和0Cr19Ni13Mo3 等不锈钢；对于4050oC以下的海水，一般含 Mo23%的不锈钢已处于临界状态，稍有不慎，便可出现点蚀，缝隙腐蚀等破 坏。因此必须选用高 Cr,Mo的奥氏体不锈钢，如 00Cr18Ni16Mo5(N)， 00Cr20Ni25M

12、o4.5Cu(N)，00Cr25Ni25Mo5N ，00Cr20Ni18Mo6CuN ，00Cr24Ni22Mo7Mn3CuN ;双相不锈钢 00Cr25Ni7Mo3N ， 00Cr25Ni7Mo3WCuN ;铁素体不锈钢 00Cr26Mo1，00Cr25Ni4Mo4Ti ， 00Cr29Mo4Ni2，00Cr30Mo2等。当选用不锈钢时，海水流速一般要求不小于 1.5m/s。不锈钢的一般腐蚀形态 >>不锈钢在硝酸介质中的腐蚀20 4G SO00100苹剧钢在昨中的*met谢硝酸是重要的化工原料，它广泛应用 于国民经济的许多部门。无论是生产 硝酸还是使用硝酸，都会遇到硝酸的 腐蚀问

13、题。硝酸是强氧化剂，即使是 稀硝酸也具有很强的氧化性。不锈钢 由于在稀硝酸中极易钝化，因而具有 良好的耐蚀性。可以说几乎所有的不 锈钢在稀硝酸中均具有相当好的耐蚀 能力。由于18-8型Cr-Ni奥氏体不锈 钢，例如 0Cr19Ni9，00Cr19Ni11， 0Cr18Ni11Ti (或 1Cr18Ni9Ti )等既 具有优异的耐稀硝酸性能，又有良好 的力学，加工成型，焊接等综合性 能,因而在<=65%的稀硝酸中，它们是用量最大，应用范围最广的不锈钢。同时不含Mo的双相不锈钢，如00Cr25Ni6Ti，00Cr25Ni6N等也取得很好的使用效果。本世纪 70年代以来出现 的硝酸级不锈钢，主

14、要指含 C<=0.015%，Si<=0.10%，B<=10ppm， P<=0.02%，Mo<=0.2% 的 00Cr19Ni11 和 C<=0.02%，Si<=0.20%， P<=0.020%，Mo<=0.2%的00Cr25Ni20钢。在<=65%的稀硝酸中，它们不仅耐 敏化态晶间腐蚀的性能显著提高，而且耐一般腐蚀的性能也有显著改善。例如， 在沸腾的65%硝酸中，硝酸级18-8钢固溶态腐蚀率仅0.06-0.14mm/a，敏化态 也仅 0.30mm/a 。随硝酸浓度的增加，特别是当浓度在共沸浓度68.4%以上时，一般18-8型钢已不能满

15、足要求。当浓度<=85%时，通常可选用Cr25Ni20型不锈钢。当浓度再 高，由于硝酸的过氧化作用和仅含Cr的不锈钢本身的过钝化，18-8钢和Cr25Ni20钢均会受到严重腐蚀。因此，高Si的Cr-Ni不锈钢，例如含Si4%的0Cr13Si4NbRe，1Cr17Ni11Si4AITi ，00Cr14Ni14Si4(Ti) ，00Cr20Ni24Si4Ti 等 常常用于温度<=80oC下的浓硝酸和发烟硝酸中。温度再高，则需要选用含Si量达6%的不锈钢，例如00Cr17Ni17Si6。随硝酸浓度的增加，特别是当浓度在共沸浓度68.4%以上时，一般18-8型钢已不能满足要求。当浓度<

16、;=85%时，通常可选用Cr25Ni20型不锈钢。当浓度再 高，由于硝酸的过氧化作用和仅含Cr的不锈钢本身的过钝化，18-8钢和Cr25Ni20钢均会受到严重腐蚀。因此，高Si的Cr-Ni不锈钢，例如含Si4%的0Cr13Si4NbRe，1Cr17Ni11Si4AlTi ，00Cr14Ni14Si4(Ti) ，00Cr20Ni24Si4Ti 等 常常用于温度<=80oC下的浓硝酸和发烟硝酸中。温度再高，则需要选用含Si量达6%的不锈钢，例如00Cr17Ni17Si6。研究已表明，当硝酸中含有 C叶6时，18-8型不锈钢的腐蚀速度急剧提高，此时 高Si( 4%和6%)不锈钢是最佳选择。在不

17、同浓度，温度的硝酸中，各种不锈钢的选用见图(1)。区域不锈钢牌号1Cr13,1Cr130Cr13Si4NbRe1Cr17Ti,00Cr17Ti,1Cr170Cr17Ni7AI1Cr18Ni9Ti,0Cr19Ni9,0Cr18Ni11Ti,00Cr18Ni10 1Cr18 Mn 8Ni5N00Cr25Ni20Nb,不含Mo的Cr-Ni双相不锈钢20Cr13Si4NbRe( < 80C)0Cr17Ti,00Cr17Ti,1Cr17 0Cr17Ni7Al,0Cr17Ni4Cu4Nb 1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni11Ti,00Cr19Ni10,0Cr19Ni9 1Cr18 Mn 8Ni5

18、N00Cr25Ni20Nb,不含Mo的Cr-Ni双相不锈钢 1Cr18Ni11Si4AlTi30Cr13Si4NbRe( < 80C) 1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni11Ti,0Cr19Ni9,00Cr19Ni10 1Cr25Ti11Cr18Ni11Si4AITi,00Cr17Ni4Si4Ti, 含 Si>=56% 的不锈钢 00Cr25Ni20Nb,不含Mo的Cr-Ni双相不锈钢40Cr13Si4NbRe( < 50C)1Cr18Ni11Si4AlTi( < 50 ),00Cr17Ni14Si4Ti(Nb) 含Si>=56%的Cr-Ni不锈钢00Cr25N

19、i20Nb( < 80C)5Cr13Si4NbRe( < 50C)1Cr18Ni11Si4AlTi( < 50 ),00Cr17Ni14Si4Ti(Nb) 含Si>=56%的Cr-Ni不锈钢不锈钢的一般腐蚀形态 >>不锈钢在硫酸介质中的腐蚀硫酸是产量大,用途广的基本化工原 料，被广泛应用于国民经济各部门。无 论是生产硫酸，还是使用硫酸，只要 接触它，就会遇到硫酸的腐蚀问题。硫酸虽然是一种含氧酸，但稀的和 中等浓度的硫酸的氧化性较弱，因而 属于还原酸。而浓硫酸，特别是热浓 硫酸则具有很强的氧化性，因而属于 氧化性酸。由于硫酸的此种特性，在 选用耐硫酸不锈钢时，

20、随硫酸浓度，温 度的不同，所选牌号亦不同。一般来说，不含Mo的不锈钢，例如 18-8型Cr-Ni不锈钢，不能用于耐硫 酸腐蚀；而含Mo23%的0cr17Ni12Mo2,00Cr17Ni14Mo2,0-1Cr18Ni12Mo2Ti等是可供选用的耐硫酸腐蚀的最低牌号。同样，含 Mo23%的一些铁素体+奥氏体双相不锈钢，例如 00Cr25Ni6Mo2N 等的耐硫酸性能相当或优于含 Mo 23%的Cr-Ni奥氏体钢。高Mo（ Mo不小于4%）不锈钢的耐硫酸性能又比一般含 Mo23%的钢有进一步的 提高。但是，当钢中既含 Mo又含Cu时，其耐硫酸性能又优于仅含 Mo的不锈 钢，因而，它们的使用范围可较仅

21、含 Mo的钢更加扩大。而用 Mo，Cu，Si（34%）三元素复合金化的Cr-Ni奥氏体钢和铁素体+奥氏体双相不锈钢则是耐 硫酸不锈钢中性能更佳，使用范围更宽的一类。到目前为止，高牌号耐硫酸不锈钢，例如0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti ，1Cr24Ni20Mo2Cu3 （ K 合金），0Cr20Ni29Mo3Cu4 （ Carpenter-20 ）等主要用 于常压下耐80oC以下的各种浓度硫酸。但是，在 9098%的高温浓硫酸中，根据 使用温度和浓度，只有选用高 Si（6% ）不锈钢才能取得满意的结果。例如 国外 专利牌号SHRAMET SX （00Cr18Ni20Si6MoCu ），国内专利

22、牌号 SS920 （超低 碳，6%Si并含Mo， Cu ）。SS920在高温（=130oC），=90%浓硫酸中的年 腐蚀率在0.10.01以下。但一旦遇到稀硫酸，高硅不锈钢的耐蚀性会显著下降。在不同浓度，温度的硫酸中，各种不锈钢的选择见图和下表区域不锈钢牌号10Cr18Ni12Mo2Ti1Cr18Ni12Mo2Ti (v 40 C ,无空气)00Cr17Ni14Mo200Cr17Ni14Mo300Cr18Ni18Mo5 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti (v 50C) 00Cr18Ni14Mo2Cu2 00Cr20Ni25Mc4 5Cii0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti (v 80 C)

23、0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2 (v 80 C) 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb200Cr20Ni25Mo4.5Cu(904L) 0Cr20Ni29Cu4Mo3 (v 65 C) 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti (v 80C) 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2 (v 80 C) 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb (v 80 C)30Cr18Ni18Mo2Cu2Ti (v 50C) 00Cr18Ni14Mo2Cu2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu(904L) 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb 0Cr20Ni29Cu4Mo3 (v 65 C) 0Cr23

24、Ni28Mo3Cu3Ti (v 65C) 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2 (65 C)41Cr18Ni12Mo2Ti00Cr17Ni14Mo2 00Cr17Ni14Mo3,00Cr18Ni14Mo2Cu2 0Cr18Ni18Mo2Cu200Cr18Ni18Mo500Cr20Ni25Mo4.5Cu(904L) 0Cr20Ni29Cu4Mo3 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb51Cr18Ni11Si4AITi (v 65C)，高 Si(>=6%)不锈钢(v =130 C )0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2 (v 65 C)6一般不选用不

25、锈钢，但浓度=90%,温度v =130 C ,可选用含Mo,Cu的高Si(6%)的不锈钢.例如SS9207同68碳素钢1Cr18Ni9Ti 0Cr20Ni29Cu4Mo3 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu291Cr18Ni9Ti0Cr20Ni29Cu4Mo30Cr20Ni24Mo3Si3Cu210不选用不锈钢当稀硫酸中含有足够的氧和氧化剂时，不锈钢的耐蚀性可提高，使用范围可扩 大。例如，在浓度低于65%的硫酸中，本不能选用一般的18-8型Cr-Ni不锈钢，但 当含有不低于5%的硝酸时，则可作为耐蚀材料加以应用。当硫酸中含有杂质时，有的会加速，有的会降低不锈钢的腐蚀速度。例如硫酸 中有较多的F

26、-,CI存在，一般会显著提高不锈钢的腐蚀速度；硫酸中含有500-2000ppm铜离子时，会产生极大的缓蚀作用，从而使不锈钢的使用范围扩大。 当各种牌号的不锈钢均无法满足所遇到的苛刻的硫酸使用条件要求时，仍有镍基 和铁基耐蚀合金可供选择。当稀硫酸且具有磨损条件(即磨蚀条件)时，采用含 Mo和含Mo,Cu的Cr-Ni 双相不锈钢则是最佳选择。不锈钢的一般腐蚀形态 不锈钢在磷酸介质中的腐蚀磷酸作为重要的化工产品，主要用于 制造高效磷复肥及工业磷酸盐。在生 产和使用磷酸过程中均可遇到磷酸的 腐蚀。一般说来，在不含杂质的纯磷 酸中常用的不锈钢基本上可以解决它 的腐蚀问题。例如，18-8型Cr-Ni奥 氏

27、体钢可选用于储存浓度达85%的冷 磷酸并可在工艺设备中用于处理浓度 在5%以下的磷酸；含 Mo23%的不 锈钢耐蚀性更佳，且随钢中 Mo量增 加，耐磷酸的性能提高。图和表(一)为纯磷酸中材料的选择情况。 但是，在湿法磷酸生产过程中，所遇 到的磷酸多含有各种杂质，例如 F- Cl - SO42 - Fe3+, AI3+，Mg2+ 等。其 特别是F- Cl -更为强烈。别论翟不亦W在中的IMItl曲，除Fe3+外，均加速不锈钢的腐蚀,为了提高不锈钢在含各种杂质的磷酸中的耐蚀性，提高钢中Cr,Mo元素的含量最为有效且Cr的作用更为明显；而 Mo的作用仅当钢中Cr量较低时(例如 2021% )时才有效

28、；当Cr,Mo量高时，钢中Ni的作用不显著。在含F,CI等杂质的H3PO4中，除大量选用含 Mo24%的0Cr17Ni12Mo2， 00Cr17Ni14Mo2 ，0Cr19Ni13Mo3，00Cr19Ni13Mo3 夕卜，含 Cr 量=22% 的含 Mo 双相不锈钢，例如 0Cr26Ni6Mo2Cu3(CD-4MCu) ，00Cr22Ni6Mo2N ， 00Cr25Ni7Mo3N，高Mo的Cr-Ni奥氏体不锈钢 00Cr20Ni25Mo4.5Cu(N)(UB6，2RK65)也均获得广泛应用。不含 Ni或仅含少量Ni 的高铬铁素体不锈钢，例如 0Cr26Mo1，00Cr30Mo2，00Cr29N

29、i2Mo4， 00Cr29Ni4Mo2等，由于它们耐含杂质磷酸的优异性能，也是具有广阔前景的耐 蚀材料。铁素体+奥氏体双相不锈钢不仅本质耐蚀性好且强度高，因而常常作为耐磨蚀材 料应用于含杂质磷酸中而受到重视。研究与实际应用的结果表明，含Cr量高达27%且含Mo的高合金奥氏体不锈钢 00Cr27Ni31Mo3Cu (Sanicro28 )和00Cr26Ni35Mo3Cu （新2号A14）是耐含,CI等杂质的H3PO4腐蚀性最佳 且综合性能最好的高牌号不锈钢，可用于制造磷酸浓缩热交换器以代替易损坏的 石墨制热交换器，国外已取得了满意的结果。（磷酸介质）各区不锈钢选择表（一）区域不锈钢牌号11Cr131Cr171Cr18Ni9,00Cr18Ni10,0Cr19Ni91Cr18Ni12Mo2Ti,0Cr17Ni12Mo2,00Cr17Ni14Mo2 1Cr18Ni12Mo3Ti,0Cr19Ni13Mo3,00Cr17Ni14Mo3 0