腐蝕是腐蝕性環境中材料的降解，通常分為兩組; 濕腐蝕和高溫腐蝕。

濕腐蝕

在含有離子，電解質的液體存在下發生濕腐蝕。不銹鋼中的濕腐蝕發生問題發生在無機酸，工藝溶液，海水和其他含氯化物的介質中。濕腐蝕形式的例子是：

縫隙腐蝕

侵蝕腐蝕

電偶腐蝕

一般腐蝕

晶間腐蝕（IGC）

點腐蝕

應力腐蝕開裂（SCC）

均勻腐蝕

上述腐蝕形式中包括各種腐蝕現象。例如，不銹鋼的微生物影響腐蝕（MIC）和大氣腐蝕是點蝕和/或縫隙腐蝕的特殊情況。選擇性腐蝕是電偶腐蝕的特例。

縫隙腐蝕

縫隙腐蝕被認為是局部腐蝕。縫隙腐蝕的問題主要發生在含氯化物的溶液中，並且裂縫的寬度足以允許溶液滲透，但又足夠窄以產生停滯狀態。縫隙腐蝕最有可能發生在海水應用中。

如何降低縫隙腐蝕的風險

通過適當的工程設計，可以減少縫隙腐蝕的風險或消除問題。裂縫的典型例子是由法蘭，管到管板接頭，螺栓頭到墊圈，墊圈到底板和螺紋連接的設計產生並與之相關的受限區域。存款也可以是縫隙形成者。縫隙越緊，縫隙腐蝕問題的風險就越大。

在停滯的解決方案中，縫隙腐蝕的問題最大。在流速超過1.5米/秒時，風險會降低，因為不會形成沉積物並形成腐蝕性環境。每當結構需要縫隙時，建議採用開放式設計，允許周圍的溶液盡可能自由流動。

為確保不受縫隙腐蝕的影響，設計溫度通常應至少比點蝕有風險的溫度低15-25°C（59-77°F）。

通常不應塗漆不銹鋼，因為如果塗料損壞會導致縫隙腐蝕。

縫隙腐蝕的機理和相關問題在許多方面與點腐蝕相同。因此，良好的抗縫隙腐蝕性通常與良好的耐點腐蝕性密切相關。

合金元素的影響

這些合金元素對材料抗縫隙腐蝕的影響如下：

鉻（Cr）+

鉬（Mo）+++

氮（N）+++

縫隙腐蝕測試

使用帶有縫隙的樣品片進行縫隙腐蝕測試。優選使用具有標準化縫隙的樣品以獲得可重複的結果。例如，彈簧加載縫隙成形器。

關於縫隙腐蝕的事實簡要說明

縫隙腐蝕發生在裂縫和其他狹窄空間，主要是在含氯溶液中

應避免停滯不前的解決方案; 建議流速超過1.5米/秒

通過適當的工程設計，可以減少縫隙腐蝕的風險或消除問題。

侵蝕腐蝕

如果材料同時暴露於腐蝕性溶液和機械磨損，主要是由於流體中的固體顆粒，則可能發生腐蝕腐蝕的問題。增加的顆粒量將降低可容許的流速。

高合金不銹鋼可以承受> 20 m / s的流速，而銅和銅合金的流速為1 m / s。

電偶腐蝕

當兩種不同的金屬材料在腐蝕性環境中電連接時，會發生電偶腐蝕。較不貴重的材料會腐蝕。腐蝕速率很大程度上取決於侵蝕性溶液的電導率，電耦合材料之間的腐蝕電位差和電極之間的表面比。

如果兩種類似類型的不銹鋼等級採用電流耦合，則通常不存在電偶腐蝕的風險。然而，如果由於某種原因在一種不銹鋼中發生腐蝕，則由活性和被動狀態之間的電位差引起的活性鋼腐蝕具有比通常更高的腐蝕速率。

當不銹鋼與碳鋼，例如熱交換器中的不銹鋼管和碳鋼管板連接時，碳鋼可能遭受電化腐蝕侵蝕。

當不銹鋼與石墨結合時，攻擊將發生在鋼上。因此應避免使用石墨墊圈。

關於電偶腐蝕的事實

• 在腐蝕性環境中，兩種不同的金屬材料會發生電偶腐蝕

• 腐蝕速率取決於溶液的電導率，材料的腐蝕電位差和材料之間的表面比

• 兩種不銹鋼之間很少發生電偶腐蝕問題

• 應避免使用石墨墊圈

晶間腐蝕（IGC）

晶間腐蝕（IGC）是在不銹鋼晶界附近的選擇性侵蝕。這是鉻耗盡的結果，主要是由於晶界中碳化鉻的沉澱。

如果不銹鋼在550-850℃（1020-1560°F）的溫度範圍內敏化，例如在熱處理或焊接過程中，則可以沉澱出碳化鉻。如果溫度處於臨界範圍太長時間，則碳化鉻將開始在晶界中形成，然後變得易於發生晶間腐蝕。與晶界相鄰的區域變得貧鉻（鉻與碳反應並形成碳化物），因此該區域對晶間腐蝕的抵抗力降低。

如何降低晶間腐蝕（IGC）的風險

碳含量低於0.05％的材料通常在焊接後具有足夠的抗晶間腐蝕性。ELC（超低碳含量）鋼，即碳含量最高為0.030％的鋼，具有非常好的抗晶間腐蝕性。這同樣適用於用鈦（Ti）或鈮（Nb）穩定的鋼，因為這些類型的鋼形成鈮或碳化鈦而不是鉻碳化物，因此避免了鉻含量的臨界降低。

晶間腐蝕試驗

晶間腐蝕（IGC）測試是唯一作為標準化預交付測試進行的腐蝕測試。Strauss，Huey和Streicher是常用的測試方法。它們通常在成品管中的成品管的樣品上或在已經敏化的材料上進行，即在爐中的臨界溫度範圍內或通過焊接加熱。

關於晶間腐蝕的簡要事實

• 晶間腐蝕（IGC）是在不銹鋼晶界附近的選擇性侵蝕

• 如果不銹鋼在550-850°C（1020-1560°F）的溫度範圍內敏化，例如在熱處理或焊接過程中，可以沉澱出碳化鉻

• 具有良好耐晶間腐蝕性的材料是具有低碳含量的鋼種和Ti / Nb穩定的鋼

微生物影響腐蝕（MIC）

局部腐蝕如點蝕和縫隙腐蝕是天然海水服務的關注點，其中可能發生污垢和/或微生物影響的腐蝕（MIC）。

污垢

宏觀污垢由牡蠣，藤壺，貽貝，管蟲等構成。微生物影響的腐蝕（MIC）是由活性生物膜引起的，該生物膜在天然水中經過一段時間後會發展。生物膜附著在例如海水中的任何材料上。

結垢的因素有：

• 水中有機物的含量

• 水溫和pH值

• 流量 - 停滯條件非常不利

一旦污垢開始，其他因素會使情況惡化; 無機顆粒的數量 - 可以沉積在污垢（沉積物）之上 - 以及氯化物含量和硫化物離子。點蝕或縫隙腐蝕是污垢下的風險。

微生物影響不銹鋼的腐蝕

不銹鋼以及任何種類的材料在天然海水中的浸入誘導了一種稱為生物膜的微生物膜的發展，該膜在1-3週後建立。生物膜中微生物的活性導致不銹鋼的電化學開路電位（OCP）增加。這種增加被稱為潛在的增強，如果超過鋼級的抗點蝕和縫隙腐蝕，將增加縫隙腐蝕或點蝕的風險。然而，在35-40ºC（95-104ºF），生物膜被殺死，效果消失。

在不銹鋼表面存在活性生物膜可能導致海水在低於35-40ºC（95-104ºF）的溫度下比在上述溫度下幾度更具腐蝕性，並且隨著溫度依賴性，海水變得更具侵蝕性在腐蝕性方面發展。

如何降低微生物腐蝕的風險

微生物影響的腐蝕（MIC）不涉及新的腐蝕機制。因此，不銹鋼對這種腐蝕類型的抵抗力隨著合金元素含量的增加而增加，這有利於抗點腐蝕和縫隙腐蝕。

這意味著ASTM 304L和316L類型的標準奧氏體鋼易受兩種類型的微生物影響腐蝕（MIC）的影響。Sandvik SAF 2205和Sandvik 2RK65應被視為臨界材料，而超級雙相，超級雙相和高合金奧氏體不銹鋼等級可視為免受海水中微生物影響的腐蝕（MIC）。

點腐蝕

點腐蝕是局部腐蝕的一種形式，其以斑點或凹坑的形式產生攻擊。在含有鹵化物*的中性或酸性溶液中的不銹鋼中可能發生點蝕，主要是氯化物（Cl -），如海水。

點蝕腐蝕最常發生在鈍化層可能被削弱的點處，例如熔渣夾雜物，受損表面或鈍化層中的缺陷。一旦攻擊開始，材料可以在短時間內完全穿透。

點腐蝕攻擊的問題主要取決於氯化物含量，pH值（酸度）和溫度。如果發生點蝕並且如果其中的環境對於鋼級不太腐蝕，則在氧氣存在下將發生無源層的自發修復。

氯化物含量通常表示為ppm（百萬分率= 0.0001％）。一些典型的Cl -值是：

• 淡水：0-200 ppm（0-0.02％wt。）

• 苦鹹水：通常高達15,000 ppm（1.5％wt。）

• 海水：通常為15,000-21,000 ppm（1.5-2.1％wt。）

天然海水比氯化物含量預期的更具腐蝕性。原因是會發生生物活動。因此，通常使用氯化作為殺生物劑來防止海水管道系統中微生物的生長。

合金元素的影響

這些合金元素對材料耐點腐蝕有以下積極影響：

• 鉻（Cr）+

• 鉬（Mo）+++

• 氮（N）+++

耐蝕刻等效（PRE）

估算不銹鋼耐點蝕性的一種方法是通過耐點蝕等效（PRE），其可以根據鋼的化學成分計算。值越高，阻力越大。

PRE可以根據下式計算：
Cr％+ 3.3％Mo + 16％N

點腐蝕測試

有幾種不同的方法可用於測試鋼種的耐點蝕性。通常使用臨界點蝕溫度（CPT）測定。ASTM G48，實踐A和E（6％FeCl 3）是不銹鋼最嚴格的點腐蝕試驗之一，因為酸性溶液與氯化物和氧化能力相結合。ASMT G48練習A是在一個溫度下的性能測試，而練習E確定臨界點蝕溫度（CPT）。對於高合金牌號，根據ASTM G150在1M NaCl的中性溶液中進行測試經常使用。

關於點蝕的簡要說明

• 點蝕最常發生在被動層可能被削弱的點，例如熔渣夾雜物，受損表面或被動層中的缺陷

• 點腐蝕發生在主要含有氯化物（Cl -）的中性或酸性溶液中，例如在中性海水中

• 影響點蝕的因素：Cl -含量，pH值，溫度，氧化劑的存在

選擇性腐蝕

在合金中觀察到選擇性腐蝕，其中一部分或雜質明顯不如材料的其他部分貴重。腐蝕機理意味著從材料中除去較少貴重的元素。結果是具有非常低的強度和延展性的多孔材料。

選擇性腐蝕在不銹鋼中是罕見的，但是如果在負責耐腐蝕性的重要合金元素中的例如鐵素體相和奧氏體相之間的耐腐蝕性存在很大差異，則可能發生選擇性腐蝕。平衡材料保持耐腐蝕性。

雙相不銹鋼中的選擇性腐蝕問題僅在超過建議的安全使用限制且腐蝕速率通常超過0.3毫米/年時才會發生。

關於選擇性腐蝕的簡要事實

• 在合金中觀察到選擇性腐蝕，其中一部分或雜質明顯不如材料的其他部分貴重

• 只有在超過安全使用限制時，才會出現雙相鋼的選擇性腐蝕問題

應力腐蝕開裂（SCC）

應力腐蝕開裂（SCC）的特徵在於裂紋在穿晶或晶間（沿晶界）傳播。存在幾種類型的應力腐蝕開裂（SCC），例如，氯化物誘導的SCC和H 2 S誘導的SCC。

應力腐蝕開裂（SCC）來自三個因素的綜合作用：

1. 材料中的拉伸應力

2. 腐蝕性介質 - 尤其是含氯或硫化氫（H 2 S）介質。氯化物誘導的SCC通常發生在60°C（140°F）以上。

3. 使用易受應力腐蝕開裂（SCC）的材料

在含氯環境中的應力腐蝕開裂的前體是點蝕，如果不銹鋼不足以抵抗點蝕。

如何降低應力腐蝕開裂（SCC）的風險

通過工廠和設備設計可以最大限度地降低應力腐蝕開裂（SCC）的風險。避免任何機械拉伸應力集中尤為重要，這種機械拉伸應力集中將出現在鋒利的邊緣和凹口處。在許多情況下，可以通過選擇合適的材料來解決應力腐蝕開裂（SCC）的問題。

H 2 S引起的應力腐蝕開裂（SCC）

石油和天然氣工業中濕法和酸性工藝的工藝流體通常含有一定量的硫化氫，H 2 S.當考慮到酸性工藝流體的腐蝕性時，H 2 S 的分壓必須考慮為以及pH值。此外，還必須考慮溫度，氧氣和氯化物含量以及任何固體顆粒（如沙子）的存在。

已經表明，H 2 S引起的應力腐蝕開裂攻擊在80°C（176°F）左右的溫度下最差，但在低於60°C（140°F）的溫度下也會發生開裂。

測試

實驗室測試可以根據NACE TM0177（5％NaCl和0.5％乙酸飽和的H 2 S）或在相關的模擬使用環境中在升高的溫度和壓力下進行。包括Sandvik SAF 2205，Sandvik SAF 2507，Sanicro 28，Sandvik 41和Sandvik 254 SMO *在內的多種Sandvik牌號均符合標準MR0175，通常不需要進一步測試。

氯化物誘導的SCC在實驗室中使用含氯環境進行實驗測試。測試可以在例如沸騰的40％CaCl 2或含氯化物的水中進行。

對氯化物引起的應力腐蝕開裂（SCC）具有高抗性的等級

雙相不銹鋼，鎳含量高（> 25％）的奧氏體不銹鋼。鐵素體鋼也耐開裂但可能腐蝕。

對H 2 S引起的應力腐蝕開裂（SCC）具有高抗性的等級

為了良好地抵抗H 2 S引起的應力腐蝕開裂（SCC），建議使用具有高鎳含量的合金，並且對於大多數酸性環境，現在使用這種類型的合金。Sanicro 28具有非常好的抗應力腐蝕開裂性能的山特維克等級。對於要求較低的環境，可以使用雙相鋼。

ASTM 304和316奧氏體鋼的奧氏體鋼即使在非常低的氯化物含量和溫度下也具有有限的抗應力腐蝕開裂（SCC）抗性。

關於應力腐蝕開裂（SCC）的簡要事實

• 應力腐蝕開裂（SCC）的特徵在於裂紋在穿晶或晶間傳播

• SCC來自三個因素的綜合作用; 拉應力，腐蝕介質和易受影響的材料

• 存在幾種類型的應力腐蝕開裂（SCC），例如，氯化物誘導的SCC和H 2S誘導的SCC

均勻腐蝕（一般腐蝕）

均勻腐蝕，也稱為一般腐蝕，是整個表面上金屬的均勻損失。然而，它不被認為是最嚴重的不銹鋼腐蝕形式，因為它相對容易預測。這種類型的腐蝕可能是現存最廣為人知的腐蝕類型。

均勻腐蝕的特徵在於表示為每單位面積的質量損失和時間單位，例如mm /年。如果腐蝕速率小於0.1毫米/年，通常認為不銹鋼具有耐腐蝕性。

在強酸和高鹼性環境中，最有可能發生不銹鋼均勻腐蝕的問題。通常，無機酸比有機酸更具侵蝕性，鹽酸是最差的之一。

無機酸

有機酸

鹼性溶液

硫酸（H 2 SO 4）

甲酸（HCOOH）

氫氧化鈉（NaOH）

磷酸（（H 3 PO 4）

酒石酸

-

鹽酸（HCl）*

乙酸（CO 3 COOH）

-

硝酸（HNO 3）**

乳酸

-

*點蝕發生在低濃度/低溫下

**低濃度鈍化

酸還可分為還原（非氧化）和氧化酸：

減少

所有有機酸和大多數無機酸; H 2 SO 4的濃度高達約90％。

氧化

首先是HNO 3 ; H 2 SO 4濃度超過約90％

通常，溶液的濃度和溫度越高，其變得越具侵蝕性，並且可能越早出現均勻腐蝕的問題。而且，溶液中的雜質會產生極大的影響。

合金元素的影響

根據環境類型，合金元素對不銹鋼材料的均勻耐腐蝕性有不同的影響：

減少酸

• 正數：Cr，Mo，Cu（無機酸）

氧化酸

• 正：Cr，Si（在H 2 SO 4中的濃度超過約90％）

• 否定：Mo，C，P

鹼性溶液

• 正：Cr，Ni

關於均勻腐蝕的事實簡述

• 均勻腐蝕是最著名的腐蝕類型

• 均勻腐蝕速率表示為每單位面積的質量損失和時間單位

• 不銹鋼上的均勻腐蝕主要發生在強酸或高鹼性環境中

高溫腐蝕

高溫腐蝕是指氣體，爐渣，熔鹽或熔融金屬的化學侵蝕，通常溫度高於400°C（750ºF）。高溫腐蝕的例子有：

• 滲碳

• 氯化

• 煙氣和沈積物腐蝕

• 氮化

• 氧化

• 硫化

滲碳

滲碳是碳摻入材料中的現象。容易與鉻和碳化鉻形成碳鍵，特別是在晶界處。這導致材料脆化。鉻與碳的結合導致基質中鉻的消耗，降低了金屬對氧化和硫化的抵抗力。

在含有CO或烴的氣體混合物（例如甲烷，乙烷，丙烷和石腦油）在高溫下與材料接觸的過程中會發生滲碳問題。

滲碳程度取決於氣體的碳和氧含量以及材料的化學組成。

例如，在用於乙烯生產的蒸汽重整設備和裂解爐中，滲碳是一個問題。

綠腐和災難性滲碳（金屬粉塵）

綠色腐蝕和災難性滲碳是與滲碳氣氛有關的兩種特殊現象。綠腐和災難性滲碳的問題涉及材料的非常快速的崩解。

合金元素的影響

良好的抗滲碳性能與抗氧化性密切相關。鉻（Cr），矽（Si），鎳（Ni）和鋁（Al）含量的增加會增加阻力。與氧化一樣，添加稀土金屬和諸如鈦（Ti），鋯（Zr）和釔（Y）的反應性元素具有高度正電阻效應。

關於滲碳的簡要說明

• 在含有CO和烴的氣體混合物中可能發生滲碳，例如CH 4，C 2 H 6，C 3H 8和石腦油

• Cr，Si，Al，Ni，稀土金屬和Ti，Zr，Y等活性元素有利於材料的耐滲碳性

• 具有高抗滲碳性的等級也具有高抗氧化性

氧化

氧化是金屬和氧氣的反應。如果形成的氧化物是連續的並且有效地將合金與大氣分離，則氧化物是保護性的。但是，如果氧化物不能用作隔膜，則會發生腐蝕問題。

在空氣中氧化

當合金在空氣中加熱時，在其表面上形成氧化物層。該層可以由鐵，鉻和其他元素的氧化物組成，這取決於材料的組成。

在一定溫度（稱為結垢溫度或最高使用溫度）下，氧化物層是連續且緻密的，並保護下面的材料免受高溫腐蝕侵襲。在結垢溫度以上，該層傾向於破裂並因此失去其保護能力。然後材料會迅速腐蝕。溫度的快速變化會加速腐蝕。

合金元素的影響

增加鉻（Cr），矽（Si）和鋁（Al）的含量可增加抗氧化性。添加稀土金屬和諸如鈦（Ti），鋯（Zr）和釔（Y）的反應性元素對抗氧化性具有非常積極的影響。

在水蒸氣或蒸汽存在下氧化

暴露於純蒸汽的材料也會發生氧化，因為氧氣以H 2 O 的形式存在。通常，蒸汽比空氣產生更快的氧化。在蒸汽中形成的氧化物層富含鐵並且多孔，因此提供較差的保護。具有高含水量的空氣同樣會導致更快速的氧化。

蒸汽中的抗氧化性隨著鋼中鉻（Cr）的含量而增加。矽（Si）和鋁（Al）也具有積極效果。

事實簡要介紹氧化

• 氧化是金屬和氧氣之間的反應（O 2或H 2 O）

• 取決於在反應中形成的氧化物層的性質，氧化可以是有益的或有害的

• 鉻，矽和鋁的氧化物是保護性的