浙江至德鋼業有限公司探究電化學鈍化、酸洗鈍化與自然鈍化處理工藝對核電廠不銹鋼管道耐蝕性能的影響，通過藍點試驗、鹽霧試驗、點蝕電位、縫隙腐蝕試驗模擬驗證不銹鋼表面處理后服役性能。其中以電化學鈍化工藝-溶液為0.1M硝酸，鈍化電位為0.3V，處理時間為10分鐘處理后的不銹鋼服役性能最佳。
核電(dian)(dian)(dian)廠(chang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管道多(duo)使用(yong)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，工(gong)廠(chang)階段未(wei)進(jin)行鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)，工(gong)程階段現場(chang)的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)處(chu)理(li)(li)未(wei)能(neng)保(bao)證管道的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。在特殊的(de)(de)環(huan)境中會發生多(duo)種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，主要包含點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、電(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，各(ge)類腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)均影響(xiang)管道服役性(xing)能(neng)，危害機組安全。采用(yong)表面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)技(ji)術，可在不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)表面(mian)形成致密(mi)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜，形成有效的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)防護(hu)屏障。至德鋼(gang)(gang)業對比316L奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管道電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)技(ji)術與自然、酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)技(ji)術處(chu)理(li)(li)后對不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)差異，探究處(chu)理(li)(li)后服役性(xing)能(neng)。
一、試驗
本(ben)文采用某核電管道(dao)用316L不(bu)銹鋼零件做鈍化(hua)試樣，尺寸(cun)為50×30×12mm，其表面(mian)狀態為自然鈍化(hua)條(tiao)(tiao)件，酸洗鈍化(hua)條(tiao)(tiao)件，電化(hua)學(xue)鈍化(hua)條(tiao)(tiao)件。鈍化(hua)后分(fen)別(bie)加工成(cheng)不(bu)同尺寸(cun)試樣進行研究。
1. 不銹鋼表面(mian)處理(li)
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面粗糙度(du)(du)影響(xiang)鈍化(hua)膜耐蝕性(xing)能(neng)，不(bu)同不(bu)銹(xiu)鋼(gang)臨界點蝕溫(wen)度(du)(du)與表(biao)(biao)面粗糙度(du)(du)有相關性(xing)。為保(bao)證加工表(biao)(biao)面一致(zhi)，本文中將采(cai)用機械加工處理(li)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面，水洗(xi)除油后，并用砂(sha)紙拋光(guang)打磨，表(biao)(biao)面呈光(guang)亮狀態待用。
a. 自然鈍化(hua)
放置(zhi)于不(bu)含氯(lv)離子的空氣(qi)中若干小時，待表面變成銀白色時取(qu)出。
b. 酸(suan)洗鈍化
酸(suan)洗鈍化主(zhu)要包括如下(xia)步(bu)驟：水洗—酸(suan)洗—水洗—除(chu)(chu)掛灰(hui)—水洗—鈍化—水洗—中和—水洗—干燥—除(chu)(chu)氫。（1）試樣采(cai)用(yong)(yong)浸洗的(de)方(fang)法浸洗酸(suan)洗鈍化；（2）為(wei)了去除(chu)(chu)不銹鋼(gang)酸(suan)洗后殘留(liu)的(de)一層(ceng)掛灰(hui)，采(cai)用(yong)(yong)電化學除(chu)(chu)掛灰(hui)法。即用(yong)(yong)電化學除(chu)(chu)油槽，進(jin)行陽(yang)極(ji)處理。陽(yang)極(ji)電流密度3～5A/dm2，時(shi)間(jian)5～10min；（3）用(yong)(yong)熱(re)的(de)蒸餾(liu)水清洗2～3次，再用(yong)(yong)熱(re)的(de)20%～50%硫酸(suan)鈉溶液(ye)浸洗；（4）所有316L不銹鋼(gang)在(zai)酸(suan)洗后應在(zai)空氣循環爐(lu)內于(yu)180～200℃進(jin)行除(chu)(chu)氫處理2～3h，防止氫脆。
c. 電化(hua)學鈍化(hua)
電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)的試驗過(guo)程為(wei)：水(shui)洗(xi)→電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)→水(shui)洗(xi)→堿液中和→水(shui)洗(xi)。不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)系(xi)統由(you)參(can)比電(dian)極(ji)、輔助(zhu)電(dian)極(ji)、工作(zuo)電(dian)極(ji)構成(cheng)三電(dian)極(ji)體系(xi)。其中溶(rong)液選擇0.1M硝酸，設置不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)處(chu)理(li)(li)儀(yi)鈍(dun)化(hua)電(dian)位為(wei)0.3V，鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)時間為(wei)10分鐘(zhong)，并以待(dai)處(chu)理(li)(li)的不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)工件為(wei)工作(zuo)電(dian)極(ji)自動施加(jia)適當電(dian)流，完成(cheng)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)的鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)。
2. 性能檢測
a. 藍(lan)點測試
使用鐵氰化鉀-硝酸法測試三組鈍化方式鈍化膜質量，檢測原理是Fe2+與實驗中化學成分反應生成藍色配合物{Fe3[Fe(CN)6]2}。表面未鈍化鐵原子與檢測液生成藍色配合物。參照文獻檢測方法，30秒后，觀察不銹鋼濾紙顏色變化。
b. 鹽霧試驗
將(jiang)氯(lv)(lv)化(hua)鈉溶(rong)(rong)于電導率不超(chao)(chao)過20μS/cm的(de)去離子水(shui)中(zhong)，濃度(du)為(wei)(wei)50g/L±5g/L，相當(dang)于5%的(de)氯(lv)(lv)化(hua)鈉溶(rong)(rong)液，用(yong)酸度(du)計測量氯(lv)(lv)化(hua)鈉溶(rong)(rong)液的(de)pH值(zhi)，pH值(zhi)在6.5～7.2之間；將(jiang)實驗放入鹽霧箱內，試驗面(mian)與垂直方向一(yi)般成20°，試驗周期為(wei)(wei)720小時，持續噴霧。試驗中(zhong)將(jiang)腐蝕(shi)(shi)后的(de)試樣(yang)先用(yong)棉簽清洗表(biao)面(mian)的(de)腐蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)，再(zai)用(yong)超(chao)(chao)聲波清洗10分鐘，以及(ji)去離子水(shui)清洗。
c. 不銹鋼點蝕電位試驗
點蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)是鈍化(hua)膜開始(shi)發生擊穿破壞的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)，是不銹鋼(gang)重要(yao)的電(dian)(dian)(dian)化(hua)學性能(neng)指標。陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)的測(ce)量使用(yong)(yong)動電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)測(ce)量方法(fa)，采(cai)用(yong)(yong)三(san)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)兩回路體系(xi)，試(shi)驗(yan)(yan)介質根據(ju)需要(yao)使用(yong)(yong)3.5%氯化(hua)鈉溶液，參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)飽(bao)和甘汞(gong)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)表面積(ji)4cm2的貴金屬(shu)鉑片，研究電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)環氧樹脂封裝的圓形(xing)316L不銹鋼(gang)試(shi)片，試(shi)片直(zhi)徑(jing)為(wei)(wei)11.3mm（表面積(ji)為(wei)(wei)1cm2），用(yong)(yong)環氧樹脂封裝。掃描速率為(wei)(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)流密度(du)(du)達到0.4mA/cm2時(shi)停止試(shi)驗(yan)(yan)，以陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)上對應電(dian)(dian)(dian)流密度(du)(du)10μA/cm2的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)中最(zui)正的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)值為(wei)(wei)點蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)。試(shi)驗(yan)(yan)溫(wen)度(du)(du)30±1℃，通過恒溫(wen)水浴鍋控制[2]。
d. 三氯化鐵點(dian)腐蝕與縫(feng)隙腐蝕試驗
參考GB/T 17897-2016《金屬和合金的(de)(de)(de)腐蝕(shi)不(bu)銹鋼三(san)氯(lv)化鐵(tie)點腐蝕(shi)試驗(yan)(yan)方法(fa)》，通過浸(jin)泡試驗(yan)(yan)測(ce)試316L不(bu)銹鋼在三(san)種不(bu)同鈍(dun)化條(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)情況(kuang)。參考GB/T 10127-2002《不(bu)銹鋼三(san)氯(lv)化鐵(tie)縫隙試驗(yan)(yan)方法(fa)》。試驗(yan)(yan)采(cai)用6%FeCl3溶(rong)液(ye)，試驗(yan)(yan)溫度為35±1℃，將試樣(yang)放到溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)支架上，連續浸(jin)泡24h取出(chu)，試驗(yan)(yan)過程中(zhong)容器要蓋嚴(yan)，防止溶(rong)液(ye)蒸發。試驗(yan)(yan)結(jie)束后，清(qing)除試樣(yang)上的(de)(de)(de)腐蝕(shi)產物，清(qing)洗烘干，晾置1天(tian)后，用分析天(tian)平稱量失重后的(de)(de)(de)試樣(yang)質量。
二、實驗結果(guo)以及分析(xi)
1. 藍(lan)點法檢(jian)測成膜(mo)致密度(du)
三組不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面呈(cheng)均勻(yun)的(de)銀白色，沒有明顯(xian)的(de)腐(fu)蝕(shi)痕跡，無顏色不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)斑(ban)痕。用酚酞試(shi)(shi)紙檢(jian)查(cha)殘液的(de)pH值，呈(cheng)中性。用3mL 65%硝酸+1g鐵氰(qing)化(hua)鉀配置成(cheng)100mL檢(jian)驗試(shi)(shi)劑(ji)，將浸過(guo)試(shi)(shi)劑(ji)的(de)濾紙貼附(fu)在鈍(dun)化(hua)區，30秒內未(wei)出(chu)現藍點，鈍(dun)化(hua)合格。
2. 鹽(yan)霧試驗
圖中(zhong)a、b、c分別為化(hua)、酸洗鈍化(hua)、電(dian)(dian)化(hua)學鈍化(hua)處(chu)理后(hou)進(jin)行鹽(yan)霧(wu)試驗(yan)后(hou)的照(zhao)片(pian)。從照(zhao)片(pian)可(ke)看出，三組樣品完(wan)成鹽(yan)霧(wu)試驗(yan)后(hou)，均(jun)發生不同程度的腐(fu)蝕，其中(zhong)耐鹽(yan)霧(wu)腐(fu)蝕性(xing)能最佳(jia)的處(chu)理工藝是電(dian)(dian)化(hua)學處(chu)理，可(ke)有(you)效地提高耐腐(fu)蝕性(xing)能。
3. 不銹鋼點(dian)蝕試驗
通過比(bi)較316L不銹(xiu)鋼在(zai)三(san)種不同鈍(dun)化(hua)條(tiao)件的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)與點(dian)腐蝕(shi)質量損失(shi)，分析(xi)不銹(xiu)鋼的(de)(de)耐腐蝕(shi)性能(neng)。從表中可看(kan)出(chu)，電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)工藝(yi)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)Ed酸洗鈍(dun)化(hua)工藝(yi)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)Es自然(ran)鈍(dun)化(hua)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)Ez，說明電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)工藝(yi)的(de)(de)耐點(dian)蝕(shi)能(neng)力最(zui)優(you)。不銹(xiu)鋼三(san)氯化(hua)鐵(tie)點(dian)腐蝕(shi)，浸泡(pao)試驗測試316L電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處(chu)理后(hou)表面(mian)腐蝕(shi)量最(zui)少(shao)，耐點(dian)蝕(shi)性能(neng)最(zui)強。
4. 縫隙腐蝕試驗
表為自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)、酸洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)、電化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后的縫(feng)隙(xi)腐蝕試(shi)驗后質量對比。從表中可看出，電化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕性、酸洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕性、自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕性，說明電化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝的耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕能(neng)力最(zui)優。
三、結語
浙(zhe)江至德鋼(gang)業(ye)有限公司通(tong)過對316L不(bu)(bu)銹鋼(gang)表(biao)面(mian)處理(li)工(gong)藝的(de)進(jin)(jin)行(xing)研究，并比較(jiao)分析了自然鈍化(hua)(hua)(hua)、酸性(xing)鈍化(hua)(hua)(hua)和(he)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)后不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)表(biao)面(mian)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)等性(xing)能(neng)(neng)，模擬不(bu)(bu)銹鋼(gang)表(biao)面(mian)處理(li)后的(de)長期(qi)服役性(xing)能(neng)(neng)；通(tong)過藍點(dian)試驗、鹽霧試驗、點(dian)蝕電(dian)位、縫隙腐(fu)蝕試驗，模擬進(jin)(jin)行(xing)長期(qi)服役性(xing)能(neng)(neng)測試，最終可明確工(gong)藝參數為(wei)溶液(ye)0.1M硝酸，鈍化(hua)(hua)(hua)電(dian)位為(wei)0.3V，處理(li)時間為(wei)10分鐘的(de)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學處理(li)的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)道(dao)各項性(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。
