点蚀是在不锈钢表面上局部形成一定深度的小孔或锈斑的一种腐蚀,在其余的大面积区域材料完好,而点蚀处可能形成穿孔,这种腐蚀的危害十分严重。
点蚀易在含Cl-、Br-、I-等卤素离子的介质中产生,常见介质为大气、水、水蒸气、海水,漂白液,各种有机和无机氯化物等。在这些介质中可在室温下出现,并随温度升高而加速。点蚀的严重程度与介质温度、Cl-等卤素离子含量、pH值及相对流动速度相关,同时受钢表面非金属类杂物、析出相、位错露头等因素影响。
在特定介质条件,不锈钢的点蚀由生核和扩展两个阶段组成。在易产生点蚀的环境中,在不锈钢表面存在缺陷的部位,由于难于钝化或钝化膜遭到破坏,而后再钝化又受到阻止,于是产生优先溶解形成小蚀坑,这种小蚀坑即为微孔蚀源,随后溶解下来的金属离子水解生成H+并使局部蚀坑溶液的pH值下降,加剧了金属的溶解,使孔蚀扩大、加深。加之腐蚀产物覆盖孔蚀坑,使孔坑内的溶液流动困难,蚀坑内pH值进一步降低,Cl-等产生点蚀的阴离子达到较高的富集程度,使蚀坑加速扩大并向深度方向发展,最终形成点蚀。
不锈钢耐点蚀性能与钢中的Cr、Mo、N有密切关系,经深人研究已建立起表征耐点蚀能力的点蚀当量指数(PRE)与Cr、Mo、N、Mn、S、P的数学关系式:
PRE=%Cr+3.3×%Mo+X × %N
式中的X=10~30,常用的系数为16.
在计入Mn、W、P、S的因素后又派生出下列数学关系式:
PREMn=%Cr+3.3×%Mo+30×%N-1×%Mn
PREW= %Cr+3.3× %(Mo+0.5W)+16×%N
PRE(S+P)= %Cr+3.3× %Mo+30×%N-123×%(S+P)
上述数学表达式是一种快速判定不锈钢耐点蚀能力的方法,对于选择合适的耐点蚀不锈钢,最有价值的是临界点蚀温度(CPT)与PRE值的关系,根据在氯化物溶液的试验结果所建立的两者关系见图3-14和图3-15。这两个关系图均表明,不论是奥氏体不锈钢还是双相不锈钢,两者的关系均呈简单的线性关系,说明这种局部腐蚀是由钢的化学成分所控制,与基体组织结构关系不大。
图3-14和图3-15是选择耐氯化物点蚀的重要依据,为慎重起见,在实际介质中的模拟试验十分必要。图中的数据仅仅考虑了钢中主要元素的作用,对于实际应用的钢种的纯洁度应有明确的要求,以保证所选材料的实用性。当前,耐点蚀性能比较优秀的材料是一些超级奥氏体不锈钢,超级双相不锈钢和超级铁素体不锈钢,其中奥氏体不锈钢包括00Cr18Ni16Mo5N、00Cr27Ni31Mo4Cu、00Cr20Ni18Mo6CuN、00Cr25Ni25Mo5N、00Cr24Ni22Mo6Mn3CuN、00Cr22Ni17Mo3NNb等;超级双相不锈钢包括00Cr25Ni7Mo3N、00Cr25Ni7Mo3WCuN 等;超级铁素体不锈钢包括 00Cr26Mo1、00Cr30Mo2、00Cr25Ni4Mo4Ti、00Cr29Ni2Mo4等。