近中性介質 -- 天然水和含鹽水

高性能不銹鋼現有的許多縫隙腐蝕數據來自于研究者進行的大量海水縫隙腐蝕暴露試驗。這些數據是根據試樣暴露試驗的結果得出的， 采用可控制的縫隙得出結果與不銹鋼成分或實驗室參數如CCT（G 48）之間的關系。試驗表明， 在常溫海水中， CCT約為35℃或更高的鋼種一般不發生縫隙腐蝕。圖48說明了常溫海水中CCT溫度與縫隙腐蝕之間的關系。35℃ CCT（G 48）的溫度標準， 無論對奧氏體、鐵素體還是雙相不銹鋼似乎都適用， 而且似乎與實際使用經驗也有很好的關聯性。CCT（G 48）溫度高于35℃ 的A-4組和A-6組的奧氏體不銹鋼，均被認為適合用于常溫的海水介質，如冷凝器管道。但這種適用性似乎限于耐潔凈表面的點蝕以及適度的自然縫隙的情形如結垢下的縫隙腐蝕。對于苛刻的縫隙如密封墊片的下面或在較高溫度下，需要耐腐蝕性更好的材料。為說明這一點，表24給出了許多合金在過濾海水中的縫隙腐蝕數據。在這些試驗中，僅僅有一些鎳基合金和高純鐵素體不銹鋼是完全耐蝕的。

根據在微咸水和淡水中的使用經驗， 對于傳統熱交換器所使用的316和904L不銹鋼而言， 冷卻水中氯化物含量最大分別為1000ppm和5000ppm。通過建立水中氯化物濃度限值與CCT之間的關系，這些濃度限值和35℃的CPT標準可用于為其他高性能不銹鋼制定使用性能指南。圖49表明，由于各種高性能不銹鋼間CCT值（G 48）范圍較小，在不同氯化物含量的天然水溶液中耐腐蝕范圍較寬。A-1組的耐酸牌號，由于它們的鉬含量低，其耐縫隙腐蝕性能僅在一定程度上優于316不銹鋼。而大多數其它組牌號，在高氯化物含量水中的耐縫隙腐蝕能力大大優于316不銹鋼。

大型部件的應用中，一些局部腐蝕的發生是可以接受的。在這些情況下，對于可能發生的點蝕或縫隙腐蝕的速率做一些估計是有用的。由于其幾何形狀和其他不定因素，這些腐蝕擴展速率很難預測。然而，現有的資料表明，CCT溫度高的鋼種，即使局部腐蝕已開始，其腐蝕擴展速率也相對較低。圖48縫隙腐蝕的開始與CCT的關系也暗示存在這樣一種關系。當作出縫隙深度數值與CCT關系曲線時，證明了這種關系的存在，見圖50。當縫隙深度數值以時間來合理解釋時，其他的研究已顯示出相當于圖50數據的類似效果。圖51給出的數據來自各種資料，試驗時間從幾個月至幾年不等。當以腐蝕速率評價時，大多數的腐蝕速率值集中在一個區間帶，這個區間帶對隨CCT（G 48）而變化的縫隙腐蝕速率給出了一個數量級的估計。它也表明如果腐蝕開始的話， CCT（G 48）較高的不銹鋼將具有較低的縫隙腐蝕速率。

當某些局部腐蝕能夠被忍受時，另一種鋼種選擇的方法是根據不同氯化物濃度水溶液腐蝕性的數學模型預計32。圖52所示的指南也引入了設備（使用）臨界狀態的概念以及這樣的事實即失效的可能性小于腐蝕的可能性。臨界設備（使用狀態）的一個例子是薄壁管，其中腐蝕擴展的有效距離是很小的；一般的設備是大斷面的材料，材料的腐蝕擴展速率將決定有效使用時間。用這種方法，316不銹鋼在中等氯化物含量的某些情況下能有效使用，而對于臨界設備而言高性能不銹鋼如904L是必要的。但是，在氯化物含量很高的介質如海水中，比904L更耐蝕的鋼種，如A-4，A-6，F-2，F-3以及D-3組的不銹鋼對于臨界設備而言是必要的。

隨著溫度升高到室溫以上，對于所有不銹鋼而言，大多數點蝕和縫隙腐蝕介質的腐蝕性增強。這種作用可通過較高溫度下水中氧溶解度的下降、由于生物活動高峰而產生的極化作用高峰、或通過其他水溶液成分氧溶解度與溫度的關系得到緩解。此外，海水的腐蝕性在約40℃時經歷一個最大值，隨后隨著生物附著物減少而降低。對于涉及室溫下用干凈海水作冷卻水的應用，如冷凝器，一般認為A-4，D-4，F-2以及F-3組的高性能不銹鋼能夠耐點蝕和中等縫隙如結垢的縫隙腐蝕，而且它們可用于薄壁管道。在較高溫度下的海水中，隨著縫隙嚴重程度的增加或氯化作用的增加，這些同組的鋼種將變得對局部腐蝕敏感。例如，這些鋼種被發現不適合用作處理新鮮海水的板式熱交換器，因為這種類型的熱交換器經常在高溫下運行，而且所要求的密封墊片會產生很嚴重的縫隙。A-6組的高性能奧氏體不銹鋼是這些苛刻的應用條件下的候選材料。

圖53顯示了溫度和氯化物濃度對幾種奧氏體不銹鋼縫隙腐蝕發生的影響。這張曲線圖是根據一年的實驗室試驗得來的，試驗溶液為氧飽和的、被酸化到pH 2.0模擬天然海水的腐蝕性的人造海水鹽溶液。強烈的溫度效應清楚地顯示出來，而高性能不銹鋼的優越性也很明顯。在各種冷卻水和其他含水介質中，許多高性能不銹鋼能將有效使用溫度增加到大大高于316不銹鋼的有效溫度。合金化程度很高的A-6組高性能不銹鋼在海水和鹽水中、在遠高于室溫的條件下可以有效使用，甚至當密封墊片或其他嚴重的縫隙存在時也如此。見表25給出了從316不銹鋼到654SMO等若干牌號在幾種鹽水中的數據。無論鹽水是否充空氣，654 SMO不銹鋼是僅有的達到90℃的最大試驗溫度都未出現點蝕和縫隙腐蝕的鋼種。氧的作用也顯示在表25中；當鹽水用氮氣脫氧后，腐蝕性就提高了。

微生物活動的影響

微生物的活動會影響腐蝕過程。這通常是一些代謝含硫化合物的微生物，產生了一種酸性含硫化氫的腐蝕性局部環境。有時是微生物和氯化物介質的共同作用，含氯化物介質會氧化一些陽離子，包括鐵和錳，造成一種相對于不銹鋼有強氧化性腐蝕電位的局部環境。在某些有這種微生物活動存在的情況下，標準不銹鋼將發生一般情況下不會發生的局部腐蝕。這被稱為微生物影響的腐蝕（MIC）。在接近室溫下，有大量特定種類的微生物存在以及在相對靜止的條件下，發生MIC的可能性最大。從冶金學上看，焊縫是最敏感的，尤其是不清潔的焊縫和熱影響區表面。已知這種形式的腐蝕發生在304和316不銹鋼上。

很自然地想到，本身具有較強的耐局部腐蝕能力的不銹鋼將具有較好的耐微生物腐蝕（MIC）性能，事實的確如此。檢查所報道的發生在不銹鋼上的微生物腐蝕（MIC）已辨明，在微生物活動被證明一直存在的情況下，任何一種高性能不銹鋼都沒有發生失效。盡管在實驗室中制造這種腐蝕很困難，但該項檢查也說明實驗室主要以A-4組 6%鉬奧氏體不銹鋼為中心的研究，沒有產生令人信服的數據表明MIC對這些不銹鋼的使用性能構成威脅。人們預計具有較高臨界點蝕和縫隙腐蝕溫度的不銹鋼，其耐微生物腐蝕（MIC）性能也會提高。因此在解決微生物腐蝕這個問題時，A-4組奧氏體不銹鋼受到關注，它們廣泛用于核電站水系統和緊急冷卻系統，而這些系統中的滯流水環境已造成涂層碳鋼或304和316不銹鋼管道發生與微生物腐蝕（MIC）相關的失效。

氧化性鹵化物介質 -- 氯化處理的冷卻水和漂白溶液

含鹵化物介質的腐蝕性，就局部腐蝕而言，取決于鹵化物、pH值、溫度以及氧化劑的氧化能力。在接近中性的溶液中，溴化物是腐蝕性最強的鹵化物，其次是氯化物；碘化物和氟化物相對來說是無害的。在酸性溶液中，氟化物有強腐蝕性。對于任何給定的鹵化物，強氧化劑能將不銹鋼的腐蝕電位提高到高于其點蝕或縫隙腐蝕電位。高溫和低pH值也將促使強腐蝕性環境的形成。這種環境包括，采用海水冷卻的熱交換器中為控制污垢而做的氯化處理，特別是使用了各種強氧化劑的造紙業的紙漿漂白流程。

圖54以浸泡在不同氯含量的天然海水中的254 SMO為例，說明氯化處理對腐蝕電位的影響。0.1ppm這樣少的持續氯化處理就會引起腐蝕電位的正位移，比沒有氯化作用時發生的普通位移大得多。幸好氯化作用也降低了海水中的陰極電流密度，因此對腐蝕的影響不像想象得那樣嚴重。由于不銹鋼的點蝕和縫隙腐蝕起始電位隨鉻和鉬含量的增加而增高，并且由于陰極作用，高性能不銹鋼在需要氯化處理的高氯化物冷卻水中有良好的使用性。經驗表明A-4組 的6%鉬奧氏體不銹鋼以及F-2和F-3組的鐵素體不銹鋼能夠在氯濃度至少為1ppm 的持續氯化處理的室溫海水中使用。具有類似PRE范圍的雙相不銹鋼似乎表現出較低的性能。間歇性或有目的的氯化處理會造成很高的氯濃度。高溫和嚴重的縫隙如法蘭盤的情形，會限制除最耐蝕的鋼種以外的大多數不銹鋼的使用。表26比較了15℃ 和40℃ 兩種溫度下，1ppm氯化處理的影響。對于涉及任何這些變量的苛刻的使用條件，A-6組、654 SMO不銹鋼的性能相當于最好的鎳基合金，并且已廣泛用于關鍵的海水處理系統的法蘭連接部分。

在紙漿漂白和漂洗工藝的一些流程中，氯和二氧化氯產生強氧化性介質環境。這些氧化劑與高含量的殘余氯離子、低pH以及高溫共同作用形成強氧化性環境。按慣例，316型不銹鋼用于漂白設備中一些中等腐蝕性的介質環境。但是，關閉廢水流的趨勢以及更加先進的漂白劑和環保的漂白工藝產生了腐蝕性更強的環境。它包括較高的氯離子殘留和較高的溫度。D階段的條件最苛刻，可能是由于在最高溫度下運行。在C和C/D階段也有嚴重的腐蝕性，因為這些階段酸性最強和殘余氯離子濃度最高。近年來，許多高性能不銹鋼已在大范圍的現場試驗項目中進行了評定。盡管工廠與工廠間的條件有很大區別，但試驗項目已證實了316L和317L不銹鋼在這些階段使用的局限性以及A-4組奧氏體不銹鋼用于漂白清洗設備的許多部件的一般適用性。圖55給出了在C階段清洗設備進行的大范圍試驗的結果。A-4組的254 SMO不銹鋼，在試驗項目所涉及的所有10套加拿大紙漿廠漂白設備中，是惟一耐局部腐蝕能力合格的鋼種。但是，在十分惡劣的環境下，如蒸氣相當或余氯超過50ppm，伴高氯化物殘留時，甚至6%鉬不銹鋼也可能不耐腐蝕。

在D階段，用更多的二氧化氯替代氯氣所形成的介質，可能使鎳基合金發生均勻腐蝕，而之所以使用鎳基合金，是由于它們比6%鉬奧氏體不銹鋼更優越的耐局部腐蝕性能。在這種情況下，A-6組的奧氏體不銹鋼似乎能同時滿足耐局部腐蝕和耐均勻腐蝕的要求。表27給出了模擬D階段的介質環境下的數據說明這種優越性能。

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