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(xiu)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(ti)高不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼耐點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的重要(yao)元素,鉻與氧(yang)生成氧(yang)化(hua)物(wu),能(neng)夠阻(zu)止(zhi)侵(qin)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)離子的入侵(qin),能(neng)夠提(ti)高鈍化(hua)膜(mo)(mo)的穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),提(ti)高點(dian)(dian)蝕(shi)電位;鎳在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)的作用是改變材料的晶體結構,使(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)獲得改善。同時,在(zai)非氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)介質中(zhong)(zhong)(zhong),不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)因鎳元素的存在(zai),使(shi)其鈍化(hua)范(fan)圍增(zeng)大,有(you)利于(yu)再鈍化(hua)。鉬可以提(ti)高不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的鈍化(hua)能(neng)力,也與氧(yang)生成氧(yang)化(hua)物(wu),存在(zai)于(yu)鈍化(hua)膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong),提(ti)高鈍化(hua)膜(mo)(mo)的穩(wen)(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硫、磷、碳(tan)等非金屬元素在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)所形成的夾雜(za)物(wu)降低了材料的耐點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。下面重點(dian)(dian)討(tao)論不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼微觀結構對點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的影響,以文(wen)獻中(zhong)(zhong)(zhong)的點(dian)(dian)蝕(shi)失效管道為例進行說(shuo)明。


  不銹鋼管道材料為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(dui)母材(cai)、完整的焊縫(feng)(feng)以及已經發生(sheng)腐蝕(shi)的焊縫(feng)(feng)取樣(yang),在金相(xiang)顯微鏡下觀(guan)察其(qi)結構組織(zhi)(zhi),結果(guo)如(ru)圖(tu)(tu)2-4所示(shi)。圖(tu)(tu)2-4(a)為母材(cai)的金相(xiang)組織(zhi)(zhi),奧(ao)氏體(ti)(ti)+孿(luan)晶。未發生(sheng)腐蝕(shi)的焊縫(feng)(feng),其(qi)金相(xiang)組織(zhi)(zhi)為正常的奧(ao)氏體(ti)(ti)十鐵素體(ti)(ti),如(ru)圖(tu)(tu)2-4(b)所示(shi)。但(dan)是,發生(sheng)腐蝕(shi)的焊縫(feng)(feng),其(qi)微觀(guan)結構會產生(sheng)變(bian)化,結構中存在很多馬(ma)氏體(ti)(ti),如(ru)圖(tu)(tu)2-4(c)所示(shi)。


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  其次,對(dui)焊(han)(han)(han)接部(bu)位(wei)材(cai)料(liao)進行能譜分(fen)析(xi),檢測(ce)位(wei)置沿圖2-5中(zhong)標識的箭(jian)頭指向。檢測(ce)區域包(bao)含三個,如圖2-5所示,分(fen)別包(bao)含了(le)母(mu)材(cai)、完成焊(han)(han)(han)縫(feng)、已腐(fu)蝕焊(han)(han)(han)縫(feng)部(bu)分(fen)的材(cai)料(liao)。掃描線1+2代表(biao)了(le)腐(fu)蝕焊(han)(han)(han)縫(feng)的材(cai)料(liao);3代表(biao)了(le)腐(fu)蝕較輕部(bu)位(wei)的焊(han)(han)(han)縫(feng)和(he)母(mu)材(cai);4代表(biao)了(le)正常焊(han)(han)(han)縫(feng)和(he)母(mu)材(cai)的材(cai)料(liao),檢測(ce)結果如表(biao)2-1所示。通過與(yu)材(cai)料(liao)規定成分(fen)對(dui)比發(fa)現,發(fa)生腐(fu)蝕部(bu)位(wei)的材(cai)料(liao),其鉻(ge)、鎳含量降低。


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  通(tong)過(guo)電(dian)化(hua)(hua)學(xue)實驗(yan)分析管(guan)材的耐腐(fu)蝕性能。通(tong)過(guo)取樣,制備成(cheng)母材、完整焊縫(feng)(feng)、已(yi)腐(fu)蝕焊縫(feng)(feng)三種工作電(dian)極(ji),利用動電(dian)位掃描法測量(liang)得到(dao)極(ji)化(hua)(hua)曲(qu)線(xian),結果(guo)如圖(tu)2-6所示。電(dian)化(hua)(hua)學(xue)實驗(yan)完成(cheng)后(hou),觀察(cha)試樣表面形貌,如圖(tu)2-7所示。


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  分析圖2-6中的(de)(de)(de)(de)極化(hua)曲線發現:母(mu)材(cai)(cai)(cai)、完整焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能相(xiang)近;與母(mu)材(cai)(cai)(cai)、完整焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)極化(hua)曲線相(xiang)比較,已(yi)腐蝕(shi)(shi)部分焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)(wei)較小(xiao)、維鈍電流密(mi)度(du)較大。根據鈍態材(cai)(cai)(cai)料(liao)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)判斷依據可知(zhi),已(yi)腐蝕(shi)(shi)部位(wei)(wei)焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能較低(di)。從實驗后材(cai)(cai)(cai)料(liao)表面腐蝕(shi)(shi)形貌(mao)來看(kan)(圖2-7),母(mu)材(cai)(cai)(cai)、完整焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表面只有很(hen)少的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)坑,而(er)已(yi)腐蝕(shi)(shi)部位(wei)(wei)焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表面不但(dan)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)數量多,而(er)且個別點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)坑的(de)(de)(de)(de)面積較大。通過(guo)前面的(de)(de)(de)(de)微觀結(jie)構分析可知(zhi),在(zai)已(yi)腐蝕(shi)(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)中發現了(le)馬氏(shi)(shi)體組織,已(yi)有的(de)(de)(de)(de)研究表明,馬氏(shi)(shi)體相(xiang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)(wei)比奧(ao)氏(shi)(shi)體相(xiang)低(di),因(yin)此(ci),馬氏(shi)(shi)體相(xiang)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)降低(di)了(le)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)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(bu)銹鋼腐蝕的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。