不銹鋼點蝕的影響因素包括材料、環境、應力、流場以及設備結構等多個方面,其中材料是抑制點蝕的根本原因。不銹鋼耐點蝕性能與材料的合金成分、金相組織、表面狀態以及表面夾雜物等都有關系。如前所述,不銹鋼表面含夾雜物的位置,是材料的薄弱環節,其耐點蝕性能大大降低,在腐蝕性介質中,一般夾雜物處會優先被破壞,引起點蝕。


 鉻是提高(gao)(gao)不銹鋼耐(nai)點(dian)蝕性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)重(zhong)要元素,鉻與氧生成氧化(hua)物,能夠(gou)阻止(zhi)侵蝕性(xing)(xing)離(li)子的(de)(de)(de)入侵,能夠(gou)提高(gao)(gao)鈍(dun)(dun)化(hua)膜的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing),提高(gao)(gao)點(dian)蝕電位;鎳在(zai)不銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)作用是改(gai)變材料的(de)(de)(de)晶體(ti)結(jie)構,使(shi)不銹鋼耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)(xing)能獲得改(gai)善。同時,在(zai)非(fei)氧化(hua)性(xing)(xing)介質中(zhong),不銹鋼中(zhong)因(yin)鎳元素的(de)(de)(de)存在(zai),使(shi)其鈍(dun)(dun)化(hua)范圍增大,有利于再鈍(dun)(dun)化(hua)。鉬可以(yi)提高(gao)(gao)不銹鋼的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)能力(li),也與氧生成氧化(hua)物,存在(zai)于鈍(dun)(dun)化(hua)膜中(zhong),提高(gao)(gao)鈍(dun)(dun)化(hua)膜的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)。硫、磷、碳等(deng)非(fei)金屬(shu)元素在(zai)不銹鋼中(zhong)所形(xing)成的(de)(de)(de)夾雜物降低了材料的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕性(xing)(xing)能。下面重(zhong)點(dian)討論不銹鋼微(wei)觀結(jie)構對(dui)點(dian)蝕性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響,以(yi)文獻(xian)中(zhong)的(de)(de)(de)點(dian)蝕失效(xiao)管(guan)道為例進(jin)行(xing)說明(ming)。


  不銹鋼管(guan)道材料為S30403,管內液體為貧胺液。其中,液體中SO2-4含量約為130~140g/L,Cl-含量約為20~60mg/kg,以及含有少量的SO2-3,pH約為4.5。管道運行不到2個月,就發現在管道連接處因點蝕而發生泄漏。為分析材料對點蝕材料耐點蝕性能的影響,進行了微觀組織觀察、成分檢測以及電化學實驗。


  首先,對母材(cai)、完整的(de)焊(han)縫以及已經(jing)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)腐蝕(shi)的(de)焊(han)縫取(qu)樣,在金相(xiang)顯(xian)微(wei)鏡下(xia)觀察其(qi)結(jie)(jie)構(gou)組(zu)織,結(jie)(jie)果如(ru)圖(tu)2-4所(suo)示。圖(tu)2-4(a)為(wei)母材(cai)的(de)金相(xiang)組(zu)織,奧(ao)氏(shi)體+孿(luan)晶。未發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)腐蝕(shi)的(de)焊(han)縫,其(qi)金相(xiang)組(zu)織為(wei)正常的(de)奧(ao)氏(shi)體十(shi)鐵素體,如(ru)圖(tu)2-4(b)所(suo)示。但是,發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)腐蝕(shi)的(de)焊(han)縫,其(qi)微(wei)觀結(jie)(jie)構(gou)會產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)變化,結(jie)(jie)構(gou)中存(cun)在很多馬氏(shi)體,如(ru)圖(tu)2-4(c)所(suo)示。


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  其次(ci),對焊(han)(han)接部(bu)(bu)位(wei)材(cai)(cai)(cai)料進行能譜分(fen)析,檢(jian)測(ce)(ce)位(wei)置沿圖(tu)2-5中(zhong)標識的(de)(de)箭頭指向。檢(jian)測(ce)(ce)區域包含(han)(han)三個,如(ru)圖(tu)2-5所示(shi),分(fen)別(bie)包含(han)(han)了母材(cai)(cai)(cai)、完成(cheng)焊(han)(han)縫(feng)(feng)、已(yi)腐蝕(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)部(bu)(bu)分(fen)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料。掃描線1+2代(dai)(dai)表(biao)了腐蝕(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料;3代(dai)(dai)表(biao)了腐蝕(shi)較輕部(bu)(bu)位(wei)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)和母材(cai)(cai)(cai);4代(dai)(dai)表(biao)了正常焊(han)(han)縫(feng)(feng)和母材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料,檢(jian)測(ce)(ce)結果(guo)如(ru)表(biao)2-1所示(shi)。通過(guo)與材(cai)(cai)(cai)料規定(ding)成(cheng)分(fen)對比發現(xian),發生腐蝕(shi)部(bu)(bu)位(wei)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料,其鉻、鎳含(han)(han)量降低。


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  通(tong)過電化(hua)(hua)學實驗(yan)分析(xi)管材(cai)的耐腐(fu)蝕性能。通(tong)過取樣,制備成母材(cai)、完(wan)整焊縫(feng)、已(yi)腐(fu)蝕焊縫(feng)三(san)種工作電極,利用(yong)動(dong)電位掃描(miao)法測量得到極化(hua)(hua)曲(qu)線,結果如圖(tu)2-6所示(shi)(shi)。電化(hua)(hua)學實驗(yan)完(wan)成后,觀察(cha)試(shi)樣表面形貌(mao),如圖(tu)2-7所示(shi)(shi)。


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  分析圖2-6中的(de)(de)(de)(de)極化曲線發(fa)(fa)現:母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完整(zheng)焊(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能相(xiang)(xiang)(xiang)近;與母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完整(zheng)焊(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)極化曲線相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)較(jiao)(jiao),已腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)部分焊(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)較(jiao)(jiao)小、維鈍電(dian)流(liu)密(mi)度(du)較(jiao)(jiao)大。根(gen)據(ju)鈍態材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能的(de)(de)(de)(de)判(pan)斷依據(ju)可知,已腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)部位(wei)(wei)焊(han)接材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能較(jiao)(jiao)低。從實驗后(hou)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)表面(mian)(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)形貌來看(kan)(圖2-7),母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完整(zheng)焊(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)只有很少(shao)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)坑(keng)(keng),而(er)已腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)部位(wei)(wei)焊(han)接材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)不但點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)數量多,而(er)且(qie)個別點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)坑(keng)(keng)的(de)(de)(de)(de)面(mian)(mian)積較(jiao)(jiao)大。通過(guo)前(qian)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)微(wei)觀結構(gou)分析可知,在已腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)焊(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)中發(fa)(fa)現了(le)馬(ma)氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi),已有的(de)(de)(de)(de)研究表明,馬(ma)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)比(bi)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)低,因此,馬(ma)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)存在降低了(le)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能。


  另外,受力狀態對點蝕的形成也有一定影響。存在應力的情況下,應力能夠提高金屬電化學活性、促進MnS等夾雜物的溶解,使點蝕優先在此處發生。材料表面的粗糙度也是影響不銹鋼(gang)腐蝕的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。