点蚀及不锈钢的选择

出处：按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第1048页（1806字）

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，经深入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 最常用的双相不锈钢和三种奥氏体不锈钢的PRE值与CPT的关系图(CPT根据ASTM G48法测得)

904L：00Cr20Ni25Mo4．5Cu；Sanicro28：00Cr27Ni31Mo3．5Cu；

254SMO：00Cr20Ni18Mo6CuN；SAF 2205：00Cr22Ni5Mo3N；

25CrDSS：含25%Cr的双相不锈钢；SAF2507：00Cr25Ni7Mo4N

图3－15 奥氏体不锈钢耐点蚀当量(PRE)与氯化物介质中临界点蚀温度的关系

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。