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(gang)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。
核電廠不銹鋼管(guan)(guan)道多使用奧(ao)氏體(ti)不銹鋼，工(gong)廠階段未(wei)進(jin)行(xing)鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理，工(gong)程階段現場的(de)(de)化(hua)(hua)學處(chu)理未(wei)能(neng)保證管(guan)(guan)道的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。在特殊的(de)(de)環境(jing)中會發生多種(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，主要包含點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、電偶(ou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，各類腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)均影響管(guan)(guan)道服(fu)役(yi)性(xing)(xing)能(neng)，危害機組安全(quan)。采(cai)用表(biao)面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理技術，可在不銹鋼表(biao)面(mian)形成致(zhi)密的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜，形成有效的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)防(fang)護屏障。至德鋼業對(dui)比316L奧(ao)氏體(ti)不銹鋼管(guan)(guan)道電化(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)技術與(yu)自然、酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)技術處(chu)理后對(dui)不銹鋼耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)差異，探(tan)究(jiu)處(chu)理后服(fu)役(yi)性(xing)(xing)能(neng)。
一、試驗
本文采用某核(he)電管道用316L不銹鋼(gang)零(ling)件(jian)做鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)試(shi)樣(yang)(yang)，尺(chi)寸為50×30×12mm，其表面狀態為自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)條件(jian)，酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)條件(jian)，電化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)條件(jian)。鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)后分別加工成不同尺(chi)寸試(shi)樣(yang)(yang)進(jin)行研究。
1. 不銹鋼表(biao)面處理
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)粗糙度影響鈍化膜(mo)耐蝕(shi)性能，不同不銹(xiu)鋼(gang)(gang)臨界點蝕(shi)溫(wen)度與表(biao)面(mian)粗糙度有相(xiang)關(guan)性。為保證加工表(biao)面(mian)一致，本文中將采用(yong)機械加工處理不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)，水洗除油后(hou)，并(bing)用(yong)砂紙拋(pao)光打磨，表(biao)面(mian)呈(cheng)光亮狀(zhuang)態待用(yong)。
a. 自然鈍(dun)化(hua)
放置于不含氯離子的空(kong)氣(qi)中(zhong)若干小時，待表面(mian)變成銀白色時取(qu)出(chu)。
b. 酸(suan)洗鈍化
酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化主要包括如下(xia)步驟：水洗(xi)(xi)(xi)—酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)—水洗(xi)(xi)(xi)—除(chu)(chu)(chu)掛灰—水洗(xi)(xi)(xi)—鈍(dun)化—水洗(xi)(xi)(xi)—中(zhong)和—水洗(xi)(xi)(xi)—干燥—除(chu)(chu)(chu)氫(qing)。（1）試(shi)樣采(cai)用浸洗(xi)(xi)(xi)的(de)方法(fa)(fa)浸洗(xi)(xi)(xi)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化；（2）為了去除(chu)(chu)(chu)不銹鋼酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后(hou)殘留的(de)一層(ceng)掛灰，采(cai)用電化學除(chu)(chu)(chu)掛灰法(fa)(fa)。即用電化學除(chu)(chu)(chu)油槽，進(jin)行(xing)陽極處理(li)。陽極電流密(mi)度3～5A/dm2，時(shi)間5～10min；（3）用熱的(de)蒸餾水清洗(xi)(xi)(xi)2～3次，再用熱的(de)20%～50%硫酸(suan)鈉溶(rong)液浸洗(xi)(xi)(xi)；（4）所有316L不銹鋼在酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后(hou)應在空氣循(xun)環爐內于180～200℃進(jin)行(xing)除(chu)(chu)(chu)氫(qing)處理(li)2～3h，防止氫(qing)脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理的試驗過程為(wei)：水洗(xi)→電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)→水洗(xi)→堿液(ye)中和→水洗(xi)。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理系(xi)統由參(can)比(bi)電(dian)極、輔助電(dian)極、工作(zuo)電(dian)極構成(cheng)三電(dian)極體系(xi)。其中溶液(ye)選擇0.1M硝酸，設置不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面處理儀鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)位為(wei)0.3V，鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理時間(jian)為(wei)10分鐘，并以待處理的不銹(xiu)鋼(gang)(gang)工件為(wei)工作(zuo)電(dian)極自動施(shi)加適當電(dian)流，完成(cheng)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面的鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理。
2. 性能檢測
a. 藍點測試(shi)
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
將氯(lv)化(hua)鈉(na)溶于電導率(lv)不超過20μS/cm的(de)去離(li)子水中(zhong)(zhong)，濃度為50g/L±5g/L，相當于5%的(de)氯(lv)化(hua)鈉(na)溶液，用酸(suan)度計測量氯(lv)化(hua)鈉(na)溶液的(de)pH值，pH值在6.5～7.2之間；將實驗放入鹽霧(wu)箱內(nei)，試(shi)驗面(mian)與垂直方向一(yi)般成20°，試(shi)驗周期為720小(xiao)時，持續噴霧(wu)。試(shi)驗中(zhong)(zhong)將腐蝕后的(de)試(shi)樣先用棉簽清(qing)洗(xi)(xi)表(biao)面(mian)的(de)腐蝕產(chan)物，再(zai)用超聲(sheng)波(bo)清(qing)洗(xi)(xi)10分鐘，以及去離(li)子水清(qing)洗(xi)(xi)。
c. 不銹鋼(gang)點蝕電位(wei)試(shi)驗
點(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)是(shi)鈍化(hua)(hua)膜(mo)開(kai)始發生擊穿(chuan)破壞(huai)的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)，是(shi)不(bu)銹鋼重要(yao)的(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學性能指標。陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)曲(qu)線的(de)測量使用(yong)(yong)動電(dian)(dian)(dian)位(wei)測量方法(fa)，采用(yong)(yong)三電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)兩回路(lu)體系，試驗介質(zhi)根據需要(yao)使用(yong)(yong)3.5%氯化(hua)(hua)鈉(na)溶液，參比(bi)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)飽(bao)和甘汞電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)（SCE），輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)表面(mian)積4cm2的(de)貴(gui)金屬鉑片(pian)，研究電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)環(huan)氧(yang)樹脂(zhi)封裝(zhuang)的(de)圓形316L不(bu)銹鋼試片(pian)，試片(pian)直徑為(wei)11.3mm（表面(mian)積為(wei)1cm2），用(yong)(yong)環(huan)氧(yang)樹脂(zhi)封裝(zhuang)。掃描速率為(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)流密度達到0.4mA/cm2時停止試驗，以陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)曲(qu)線上對應(ying)電(dian)(dian)(dian)流密度10μA/cm2的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)中(zhong)最正的(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)值為(wei)點(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)。試驗溫度30±1℃，通過(guo)恒溫水(shui)浴鍋控制[2]。
d. 三(san)氯化(hua)鐵點腐蝕與縫隙(xi)腐蝕試驗(yan)
參(can)考GB/T 17897-2016《金屬和合金的腐(fu)蝕(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)三氯化鐵點腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法》，通過(guo)浸(jin)泡試(shi)(shi)驗(yan)(yan)測試(shi)(shi)316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)三種不(bu)同鈍(dun)化條件(jian)的腐(fu)蝕(shi)情況。參(can)考GB/T 10127-2002《不(bu)銹(xiu)鋼(gang)三氯化鐵縫隙(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法》。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)采用(yong)6%FeCl3溶(rong)液，試(shi)(shi)驗(yan)(yan)溫度為35±1℃，將試(shi)(shi)樣(yang)放到溶(rong)液中的支架上，連續(xu)浸(jin)泡24h取出，試(shi)(shi)驗(yan)(yan)過(guo)程中容器要蓋嚴，防止溶(rong)液蒸發。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)結束后，清除試(shi)(shi)樣(yang)上的腐(fu)蝕(shi)產物(wu)，清洗烘干，晾(liang)置1天后，用(yong)分析天平稱量(liang)失(shi)重(zhong)后的試(shi)(shi)樣(yang)質量(liang)。
二、實(shi)驗結果以及分(fen)析
1. 藍點法(fa)檢測成膜(mo)致(zhi)密度
三組不銹鋼表面呈均勻(yun)的(de)銀白色(se)，沒(mei)有(you)明(ming)顯的(de)腐蝕痕(hen)跡，無顏色(se)不均勻(yun)的(de)斑(ban)痕(hen)。用酚酞試紙(zhi)檢查殘液的(de)pH值，呈中性(xing)。用3mL 65%硝酸+1g鐵氰化鉀配置成100mL檢驗試劑，將(jiang)浸過(guo)試劑的(de)濾(lv)紙(zhi)貼附(fu)在鈍(dun)化區，30秒內(nei)未出現藍點，鈍(dun)化合(he)格。
2. 鹽霧(wu)試驗(yan)
圖中a、b、c分別(bie)為化(hua)、酸(suan)洗鈍化(hua)、電化(hua)學鈍化(hua)處理后(hou)進(jin)行鹽(yan)霧試驗后(hou)的(de)照(zhao)片(pian)。從(cong)照(zhao)片(pian)可(ke)看出，三組(zu)樣品完成鹽(yan)霧試驗后(hou)，均發生不同程度的(de)腐(fu)(fu)蝕，其(qi)中耐鹽(yan)霧腐(fu)(fu)蝕性(xing)能最佳的(de)處理工藝(yi)是電化(hua)學處理，可(ke)有效地提高耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)能。
3. 不銹鋼點蝕試(shi)驗
通(tong)過比較316L不銹(xiu)鋼(gang)在三種不同(tong)鈍(dun)化(hua)條件(jian)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位與點(dian)(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)質量損失，分析(xi)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)(shi)性能。從表中可(ke)看出(chu)，電(dian)(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)工藝的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位Ed酸洗鈍(dun)化(hua)工藝的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位Es自(zi)然鈍(dun)化(hua)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位Ez，說(shuo)明電(dian)(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)工藝的(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)能力最優。不銹(xiu)鋼(gang)三氯化(hua)鐵點(dian)(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)，浸(jin)泡試驗測試316L電(dian)(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)理后表面腐蝕(shi)(shi)量最少，耐點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性能最強。
4. 縫隙腐蝕試驗
表(biao)為自(zi)然鈍(dun)(dun)化(hua)、酸(suan)洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)、電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)處理后(hou)的(de)縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗(yan)后(hou)質量對比(bi)。從表(biao)中可看出(chu)，電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)耐縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)、酸(suan)洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)耐縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)、自(zi)然鈍(dun)(dun)化(hua)耐縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)，說明電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)工藝的(de)耐縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)能力最優。
三、結語
浙江(jiang)至德(de)鋼業有限公(gong)司通過(guo)對316L不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面處理(li)工藝的(de)進行(xing)研究，并(bing)比較(jiao)分(fen)析了(le)自然鈍化(hua)(hua)(hua)、酸性(xing)(xing)鈍化(hua)(hua)(hua)和電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)后(hou)(hou)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)表(biao)面的(de)耐腐蝕性(xing)(xing)等性(xing)(xing)能，模(mo)(mo)擬不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面處理(li)后(hou)(hou)的(de)長期服役性(xing)(xing)能；通過(guo)藍點試(shi)驗、鹽霧(wu)試(shi)驗、點蝕電(dian)(dian)(dian)(dian)位、縫隙腐蝕試(shi)驗，模(mo)(mo)擬進行(xing)長期服役性(xing)(xing)能測試(shi)，最終可明確(que)工藝參(can)數為(wei)溶(rong)液0.1M硝(xiao)酸，鈍化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)位為(wei)0.3V，處理(li)時間為(wei)10分(fen)鐘的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學處理(li)的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼管道各項(xiang)性(xing)(xing)能優異(yi)。
