关于不锈钢耐腐蚀的原理

浏览量:1013 下载量:611 发布时间:2022-05-06

关于不锈钢耐腐蚀的原

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关于不锈钢耐腐蚀的原理:

所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。

不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。

在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能显着增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。这种氧化层极薄,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种"钝化膜",继续起保护作用。

因此,所有的不锈钢都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。什么是电化学腐蚀

金属材料与电解质溶液接触,通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程,反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物(或金属难溶盐);介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程

称为阴极反应过程。在阴极反应过程中,获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。

在均匀腐蚀时,金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显着差别,进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应,其余表面区域主要进行阴极反应,则称前者为阳极区,后者为阴极区,阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应,故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接,以使腐蚀发生在电位较低的金属上。

为什么材质为不锈钢、有色金属的管道组成件及管道支承件,在储存期间不得与碳素钢接触

关于不锈钢和碳钢之间的接触问题,主要是避免电偶腐蚀发生。至于电偶腐蚀,不同的金属材料存在自然电位的差异,当这种差异达到一定数值时,如果外部有电解质存在,不同金属之间的接触就会产生电子转移,也就是电流流动,而这种电子转移就伴随着金属的腐蚀。至于发生腐蚀是那种金属材料,取决于金属的电位序,也就是自然电位的高低,例如铜与金属锌之间,锌的自然电位比铜低,锌发生腐蚀。常用的干电池就是利用了这种原理,不过是用石墨代替了铜。

不锈钢和碳钢之间,电位差异明显,如果相互接触而且外部有水或者其他导电的介质存在,则腐蚀就会发生,通常环境中是碳钢发生腐蚀,但是,如果是在含氯离子(如海水)的环境下,则碳钢腐蚀很轻微,不锈钢则会发生点蚀,这是因为不锈钢表面的氧化层保护膜在穿透性很强的氯离子作用下会很快被破坏,局部电偶腐蚀就会发生,但碳钢就不会有点蚀发生。

幕墙设计中

双金属腐蚀是指两种不同的金属接触所产生的腐蚀。防止双金属腐蚀的办法有:

(1)在进行工程设计时,在选材方面应尽量避免由异种材料或合金相互接触。若不可避免时,应尽量选择在电偶序中位于同组或位置相近的金属或合金。

(2)要避免大阴极和小阳极面积比的组合。

(3)施工中可考虑在不同金属的联接处或接触面采取绝缘措施,避免不同金属的直接接触。(4)采用适当的涂层或金属镀层进行保护。但使用涂层时必须十分小心谨慎,必须把涂料涂覆在阴极性金属上,这样可显着减小阴极面积;如果只涂覆在阳极性金属上,由于涂层的多孔性或局部涂层脱落,必然产生严重的大阴极和小阳极组合的有害局面。在使用金属镀层时,必须注意金属间的电位差。

(5)设计时选用容易更换的阳极部件,或将它加厚以延长使用寿命。

(6)采用电化学保护方法,即使用外加电源对整个构件实行阴极保护或安装一块电极电位比被保护的两种金属更负的第三种金属。

以下是金属的活泼能力列表,请各位参考

阳极 (惰性最小,即最活泼)?

Mg

Zn?

Al?

碳钢或铸铁

铜合金(黄铜、青铜)?

Pb

不锈钢?

镍合金(耐热镍铬铁合金825、耐盐酸镍基合金B)?

Ti?

石墨?

阴极(惰性最强)

镀锌防腐的原理:

锌的化学性质活泼,在常温下的空气中,表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜,可阻止进一步氧化。铁表面镀锌也就是市面上的镀锌板,用的就是这个原理。

如果不在意成本只是的考虑防锈,那用镀铝锌好了。镀铝锌的使用年限是普通镀锌的一倍以上,一般户外的配电柜之类都是用那东西,防锈一流。

热镀锌板如果表面不喷涂使用时间长会出现发黑及氧化白锈现象。其实最节约效果又好的,就是在镀锌表面喷漆,价格合理美观又防锈,而且不会氧化发黑。因为是镀锌喷涂,涂层也不容易像冷轧热轧板喷涂那样出现脱落。

201不锈钢

201不锈钢材、具有耐酸、耐碱,密度高、抛光无气泡、无针孔等特点,是生产各种表壳、表带底盖优质材料等。主要用于做装饰管,工业管,一些浅拉伸的制品.

化学成分(%):

Chemicai composition(WT%)

(C) 碳:≤

(Si) 硅:≤

(Mn) 锰:~

(Cr) 铬:~

(N) 氮:≤

(P) 磷:≤

(S) 硫:≤

(Ni) 镍:

(Cu) 铜: 半铜 %

高铜 %

200系列不锈钢是在二战时期,作为300系列不锈钢的代用品在首先开发成功的。当时,由于战争的原因,作为战略物资的镍被各有关国家严格控制,美国的镍供应量严重不足。为了解决在镍供应量严重不足的情况下,不锈钢的生产和供应问题,美国开发出了这种以锰代镍的新钢种系列.

二战结束后,美国镍的供应状况逐步改善,因此,300系列不锈钢的生产不再受原料紧张的制约,因此200系列就没有再得到大的发展。几位当初参与开发200系列不锈钢的人,回到印度后,从印度是一个锰资源相对丰富、镍资源缺乏的国情出发,将在美国开发的200系列钢种的不锈钢品种带回印度.

200系列不锈钢的应用在印度所以成功,是由于在一些特定的用途中有可能替代,

在上售出的大部份200系列不锈钢几乎没有按照国标控制硫、碳含量,以锰(

和氮)取代部分或全部镍来生产更低镍含量的奥氏体不锈钢。

这种系列材料的缺点是:18%的铬含量与低的镍含量达不到平衡而形成了铁素体,为此,200系列不锈钢中的铬含量降到15%~16%,某些情况下降到了13%~14%,其耐腐蚀性是不能与304和其他类似的钢相比的此外,在沉积区和缝隙的腐蚀部位常见的酸性条件下,锰和有些情况下铜降低了再钝化的作用。200系列钢在这些条件下的毁坏速度大约是304不锈钢的10-100倍。还有,在生产中常常不能控制这些钢中残余的硫含量和碳含量,材

料无法溯源跟踪,甚至在材料回收利用也如此。如果不说明Cr-Mn 钢,它们就会成为一种危险的废钢混合原料,导致铸件含有意想不到的高锰含量。 主要有以下几种200系钢种:J1,J3,J4,201,202。后来又出现了对镍含量控制更低的200等钢种,至于201C ,就是在这后期中国个别钢厂研发的201的引申钢种,201的国家标准牌号是:1Cr17Mn6Ni5N ,201C 在201的基础上继续减少镍的含量,增加锰的含量。

抗拉强度:100,000 to 180,000 psi

屈服强度:50,000 to 150,000 psi

伸长率 :55 to 60%

弹性模量:29,000,000 psi

密度 :.280lbs/cubic inch(密度cm3)

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