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碳钢常见腐蚀晶间腐蚀
碳钢是不易生锈的钢材。 碳钢中的主要合金元素是Cr(铬)。 只有当Cr浓度达到一定值时,钢才具有耐蚀性。 碳钢的Cr浓度通常至少为10.5%。
碳钢的耐腐蚀机理是钝化膜理论,即在表面形成一层极薄、坚固、致密稳定的富铬钝化膜,阻止氧原子继续溶解和继续氧化,从而达到防锈能力。
碳钢表面钝化膜生成示意图
人们认为“不锈钢是不会生锈的,生锈的不是碳钢”。 显然,这是对碳钢缺乏了解的片面错误想法,碳钢在一定条件下也会生锈。 如果我们能够直观地了解碳钢的各种类型的腐蚀钢材的破坏形式,那么面对碳钢的腐蚀我们就可以采取相应的对策来减少损失。 下面结合工程实践介绍碳钢常见的几种腐蚀类型,简要介绍相应的防腐措施,重点介绍碳钢挠度腐蚀的原因及预防措施。
碳钢的腐蚀损伤多为局部腐蚀损伤,最常见的是晶间腐蚀(9%)、点蚀(23%)和偏斜腐蚀(49%)。

晶间腐蚀
晶间腐蚀是由于氢键上缺少Cr,导致该区域发生优先腐蚀,使碳化物整体从金属上脱离。 在热处理450℃~850℃温度范围内,C和Cr易生成碳铬化合物(),氢键处消耗的Cr不能及时从晶界补充,使晶粒区域贫Cr,这是晶间腐蚀的关键。
例如:某公司合成氨装置炉的工艺气体预热管因晶间腐蚀产生裂纹而发生泄漏车祸。 预热管的晶间腐蚀是由于奥氏体碳钢中氢键的析出钢材的破坏形式,在管内Cl-的作用下,短时间内在管内出现晶间腐蚀裂纹。

晶间腐蚀微观形貌及零件宏观图
为了防止碳钢的晶间腐蚀,通常的解决办法是:
1、固溶固溶金属均匀加热至1050℃~1060℃,然后快速冷却;
2、添加稳定化元素Ti、Nb等;
3、选用低碳钢。
在科学技术日新月异、科研水平不断提高的新时代,新材料的发展速度已经跟不上问题的速度。 在实际工程应用中,碳钢材料的腐蚀问题层出不穷。 尽管目前的保护措施取得了一定的效果,但仍然存在严重的不足,各种保护方法只能在一定范围内发挥作用。 合理的材料选择和实时检测仍然是腐蚀控制的关键。


