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(gang)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(ge)是提(ti)高不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)重要元(yuan)(yuan)素(su),鉻(ge)與(yu)氧(yang)生成氧(yang)化(hua)(hua)物(wu),能(neng)(neng)夠阻止(zhi)侵蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)離子的(de)(de)入侵,能(neng)(neng)夠提(ti)高鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)穩定性(xing)(xing),提(ti)高點蝕(shi)(shi)電位(wei);鎳(nie)在(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)作(zuo)用是改(gai)變材(cai)料的(de)(de)晶(jing)體結構(gou),使(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)獲得(de)改(gai)善。同時,在(zai)(zai)非氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)介質中,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中因(yin)鎳(nie)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)存在(zai)(zai),使(shi)其鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)范圍(wei)增大,有利于再鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)。鉬可以提(ti)高不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)能(neng)(neng)力(li),也(ye)與(yu)氧(yang)生成氧(yang)化(hua)(hua)物(wu),存在(zai)(zai)于鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)中,提(ti)高鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)穩定性(xing)(xing)。硫(liu)、磷、碳等非金(jin)屬元(yuan)(yuan)素(su)在(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中所形成的(de)(de)夾雜物(wu)降低(di)了(le)材(cai)料的(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。下面重點討論(lun)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)微觀結構(gou)對點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)影響,以文(wen)獻中的(de)(de)點蝕(shi)(shi)失效管道為例進行說明(ming)。


  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(xian),對母材、完整的(de)(de)焊縫以(yi)及已(yi)經發(fa)生腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)焊縫取(qu)樣,在金(jin)(jin)相(xiang)(xiang)顯微(wei)鏡下觀(guan)察其結(jie)(jie)構組(zu)織,結(jie)(jie)果如圖(tu)(tu)2-4所(suo)(suo)示(shi)(shi)。圖(tu)(tu)2-4(a)為(wei)母材的(de)(de)金(jin)(jin)相(xiang)(xiang)組(zu)織,奧氏體(ti)(ti)+孿晶。未發(fa)生腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)焊縫,其金(jin)(jin)相(xiang)(xiang)組(zu)織為(wei)正常的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)十鐵(tie)素體(ti)(ti),如圖(tu)(tu)2-4(b)所(suo)(suo)示(shi)(shi)。但(dan)是,發(fa)生腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)焊縫,其微(wei)觀(guan)結(jie)(jie)構會產生變化,結(jie)(jie)構中存在很多馬氏體(ti)(ti),如圖(tu)(tu)2-4(c)所(suo)(suo)示(shi)(shi)。


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  其次,對焊接部(bu)(bu)位材(cai)(cai)(cai)料(liao)進行(xing)能譜分(fen)析,檢測位置沿(yan)圖(tu)2-5中標識的(de)(de)箭(jian)頭(tou)指向。檢測區域包含三個,如(ru)圖(tu)2-5所示(shi),分(fen)別包含了母(mu)材(cai)(cai)(cai)、完成焊縫、已腐蝕(shi)焊縫部(bu)(bu)分(fen)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。掃描線1+2代(dai)表了腐蝕(shi)焊縫的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao);3代(dai)表了腐蝕(shi)較輕部(bu)(bu)位的(de)(de)焊縫和(he)母(mu)材(cai)(cai)(cai);4代(dai)表了正常焊縫和(he)母(mu)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao),檢測結果如(ru)表2-1所示(shi)。通過(guo)與材(cai)(cai)(cai)料(liao)規定成分(fen)對比發現,發生(sheng)腐蝕(shi)部(bu)(bu)位的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao),其鉻(ge)、鎳含量降低。


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  通過電(dian)化(hua)學(xue)實驗(yan)分(fen)析(xi)管材(cai)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。通過取樣,制備成(cheng)母材(cai)、完(wan)整焊縫、已腐(fu)蝕(shi)焊縫三(san)種工作電(dian)極(ji),利用動(dong)電(dian)位掃描法測量得(de)到極(ji)化(hua)曲(qu)線,結果(guo)如圖(tu)2-6所示。電(dian)化(hua)學(xue)實驗(yan)完(wan)成(cheng)后,觀察試樣表面形貌,如圖(tu)2-7所示。


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  分(fen)(fen)析圖2-6中的(de)(de)(de)極化曲線發(fa)現(xian)(xian):母(mu)材(cai)、完(wan)整焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)相近;與(yu)母(mu)材(cai)、完(wan)整焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)極化曲線相比較(jiao),已(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部分(fen)(fen)焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位較(jiao)小、維鈍(dun)電(dian)(dian)流密(mi)度較(jiao)大(da)。根據鈍(dun)態材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)判斷(duan)依據可(ke)知(zhi),已(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部位焊(han)接材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)較(jiao)低。從實驗后材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)表(biao)面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形貌來看(圖2-7),母(mu)材(cai)、完(wan)整焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面只(zhi)有(you)(you)很少的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑,而(er)已(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部位焊(han)接材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面不但點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)數(shu)量多,而(er)且(qie)個別點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑的(de)(de)(de)面積較(jiao)大(da)。通過(guo)前(qian)面的(de)(de)(de)微(wei)觀結構分(fen)(fen)析可(ke)知(zhi),在已(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)中發(fa)現(xian)(xian)了馬(ma)氏(shi)體(ti)組織,已(yi)有(you)(you)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)表(biao)明,馬(ma)氏(shi)體(ti)相的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位比奧氏(shi)體(ti)相低,因此,馬(ma)氏(shi)體(ti)相的(de)(de)(de)存在降(jiang)低了金屬的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。


  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(fu)蝕的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。