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(bu)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)廠不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)道(dao)多使用(yong)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，工(gong)廠階(jie)段(duan)未(wei)進(jin)行(xing)鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)，工(gong)程(cheng)階(jie)段(duan)現場的化(hua)學(xue)(xue)處(chu)理(li)(li)未(wei)能(neng)保證管(guan)道(dao)的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。在(zai)特(te)殊的環境中會發(fa)生多種腐蝕(shi)(shi)，主要包含點腐蝕(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)、晶間腐蝕(shi)(shi)、電(dian)偶腐蝕(shi)(shi)和應(ying)力腐蝕(shi)(shi)，各類腐蝕(shi)(shi)均影響(xiang)管(guan)道(dao)服役(yi)性(xing)能(neng)，危害(hai)機組安全。采用(yong)表(biao)面鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)技術，可在(zai)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面形(xing)成致密的鈍(dun)化(hua)膜，形(xing)成有效的腐蝕(shi)(shi)防護(hu)屏障(zhang)。至(zhi)德鋼(gang)(gang)業對(dui)比316L奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)道(dao)電(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)技術與自然(ran)、酸(suan)洗(xi)鈍(dun)化(hua)技術處(chu)理(li)(li)后對(dui)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)差異，探(tan)究處(chu)理(li)(li)后服役(yi)性(xing)能(neng)。
一、試驗(yan)
本文采用某核電管道用316L不(bu)銹鋼零件(jian)做鈍(dun)化(hua)(hua)試(shi)樣，尺寸(cun)為50×30×12mm，其(qi)表面狀態為自然鈍(dun)化(hua)(hua)條件(jian)，酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)條件(jian)，電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)條件(jian)。鈍(dun)化(hua)(hua)后(hou)分(fen)別加工成不(bu)同尺寸(cun)試(shi)樣進(jin)行(xing)研究。
1. 不銹(xiu)鋼表面處理(li)
不銹鋼(gang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙度(du)影響鈍(dun)化膜耐蝕性能，不同不銹鋼(gang)臨界點蝕溫度(du)與表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙度(du)有相關性。為保證加(jia)工表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)一致(zhi)，本文(wen)中(zhong)將(jiang)采用(yong)機(ji)械加(jia)工處理不銹鋼(gang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)，水(shui)洗除油后，并用(yong)砂紙拋(pao)光打磨(mo)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)呈(cheng)光亮狀(zhuang)態待用(yong)。
a. 自然鈍化
放(fang)置于(yu)不(bu)含氯離(li)子的空氣(qi)中若(ruo)干小時，待表面(mian)變(bian)成銀白色時取出。
b. 酸洗鈍化
酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍化主要包括如(ru)下步驟(zou)：水洗(xi)(xi)(xi)—酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)—水洗(xi)(xi)(xi)—除(chu)(chu)(chu)掛(gua)灰(hui)—水洗(xi)(xi)(xi)—鈍化—水洗(xi)(xi)(xi)—中和—水洗(xi)(xi)(xi)—干(gan)燥(zao)—除(chu)(chu)(chu)氫(qing)。（1）試樣(yang)采(cai)用(yong)(yong)浸洗(xi)(xi)(xi)的(de)方(fang)法浸洗(xi)(xi)(xi)酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍化；（2）為了(le)去除(chu)(chu)(chu)不銹(xiu)鋼酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)后(hou)殘留的(de)一層掛(gua)灰(hui)，采(cai)用(yong)(yong)電(dian)化學除(chu)(chu)(chu)掛(gua)灰(hui)法。即用(yong)(yong)電(dian)化學除(chu)(chu)(chu)油(you)槽，進行(xing)陽極(ji)處(chu)理。陽極(ji)電(dian)流密度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用(yong)(yong)熱的(de)蒸餾(liu)水清洗(xi)(xi)(xi)2～3次(ci)，再用(yong)(yong)熱的(de)20%～50%硫酸(suan)(suan)鈉溶液浸洗(xi)(xi)(xi)；（4）所有(you)316L不銹(xiu)鋼在酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)后(hou)應在空(kong)氣循環爐內(nei)于(yu)180～200℃進行(xing)除(chu)(chu)(chu)氫(qing)處(chu)理2～3h，防止(zhi)氫(qing)脆。
c. 電化學(xue)鈍化
電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)的(de)試驗過程為(wei)(wei)：水洗→電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)→水洗→堿(jian)液(ye)(ye)中和→水洗。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)系(xi)統由參比電(dian)極、輔助電(dian)極、工(gong)作電(dian)極構成三電(dian)極體系(xi)。其中溶液(ye)(ye)選擇(ze)0.1M硝酸，設置不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面處(chu)理(li)儀鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)位為(wei)(wei)0.3V，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)時(shi)間為(wei)(wei)10分鐘(zhong)，并(bing)以(yi)待處(chu)理(li)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)工(gong)件為(wei)(wei)工(gong)作電(dian)極自(zi)動施加(jia)適當電(dian)流，完成不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)。
2. 性能檢測(ce)
a. 藍點測(ce)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)氯化鈉(na)(na)溶于電導率不超過(guo)20μS/cm的(de)去離子(zi)水中，濃度為50g/L±5g/L，相(xiang)當于5%的(de)氯化鈉(na)(na)溶液，用(yong)酸度計測量氯化鈉(na)(na)溶液的(de)pH值，pH值在(zai)6.5～7.2之間(jian)；將(jiang)實驗放入鹽霧箱內，試驗面與垂直方向一般成20°，試驗周期為720小時，持續噴霧。試驗中將(jiang)腐(fu)(fu)蝕后(hou)的(de)試樣先用(yong)棉簽清(qing)洗表(biao)面的(de)腐(fu)(fu)蝕產物，再用(yong)超聲波清(qing)洗10分鐘(zhong)，以及(ji)去離子(zi)水清(qing)洗。
c. 不銹鋼點蝕電位試驗
點蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)是鈍化(hua)膜(mo)開始發生擊穿破壞(huai)的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)，是不銹鋼(gang)重要(yao)的電(dian)(dian)(dian)化(hua)學性能(neng)指標(biao)。陽極(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線的測量使用(yong)(yong)動電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)測量方法，采用(yong)(yong)三電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)兩回路體系，試(shi)驗(yan)(yan)介質根據需要(yao)使用(yong)(yong)3.5%氯化(hua)鈉溶液，參(can)比(bi)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)飽和甘(gan)汞電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)表面積4cm2的貴金(jin)屬鉑片(pian)，研究(jiu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)環氧(yang)樹脂(zhi)封裝的圓形316L不銹鋼(gang)試(shi)片(pian)，試(shi)片(pian)直徑為(wei)11.3mm（表面積為(wei)1cm2），用(yong)(yong)環氧(yang)樹脂(zhi)封裝。掃描速率為(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度(du)達到0.4mA/cm2時(shi)停止試(shi)驗(yan)(yan)，以陽極(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線上(shang)對應電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度(du)10μA/cm2的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)中最正(zheng)的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)值(zhi)為(wei)點蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)。試(shi)驗(yan)(yan)溫(wen)度(du)30±1℃，通過恒(heng)溫(wen)水浴(yu)鍋(guo)控制[2]。
d. 三氯化鐵(tie)點腐(fu)蝕(shi)與縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗
參考GB/T 17897-2016《金(jin)屬和合金(jin)的腐蝕(shi)不(bu)銹鋼三氯化(hua)(hua)鐵點腐蝕(shi)試驗(yan)(yan)方法》，通過(guo)浸泡(pao)試驗(yan)(yan)測試316L不(bu)銹鋼在三種不(bu)同鈍化(hua)(hua)條(tiao)件的腐蝕(shi)情(qing)況。參考GB/T 10127-2002《不(bu)銹鋼三氯化(hua)(hua)鐵縫隙試驗(yan)(yan)方法》。試驗(yan)(yan)采(cai)用(yong)6%FeCl3溶液，試驗(yan)(yan)溫度為35±1℃，將試樣(yang)放到溶液中的支架上，連續浸泡(pao)24h取出(chu)，試驗(yan)(yan)過(guo)程中容(rong)器要蓋嚴，防止溶液蒸發。試驗(yan)(yan)結(jie)束(shu)后，清(qing)除試樣(yang)上的腐蝕(shi)產物，清(qing)洗烘(hong)干(gan)，晾置1天后，用(yong)分析天平稱量失重(zhong)后的試樣(yang)質(zhi)量。
二、實驗結果以(yi)及分析
1. 藍(lan)點法檢測成膜致密度
三(san)組不銹(xiu)鋼表(biao)面呈(cheng)均(jun)勻(yun)的(de)(de)銀白色，沒有明(ming)顯的(de)(de)腐蝕痕跡(ji)，無(wu)顏色不均(jun)勻(yun)的(de)(de)斑痕。用酚(fen)酞(tai)試紙檢查殘液的(de)(de)pH值，呈(cheng)中性。用3mL 65%硝酸+1g鐵氰化鉀配置成100mL檢驗試劑，將(jiang)浸過試劑的(de)(de)濾紙貼附在鈍化區，30秒(miao)內未(wei)出現藍點，鈍化合格。
2. 鹽霧試驗(yan)
圖中(zhong)a、b、c分別(bie)為化(hua)、酸洗鈍(dun)化(hua)、電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處理(li)后(hou)進行鹽霧試(shi)驗后(hou)的(de)照片。從照片可看出，三組樣品完成鹽霧試(shi)驗后(hou)，均發生(sheng)不同程度的(de)腐蝕，其中(zhong)耐鹽霧腐蝕性能最佳的(de)處理(li)工(gong)藝是(shi)電(dian)化(hua)學(xue)處理(li)，可有(you)效地提高耐腐蝕性能。
3. 不(bu)銹鋼點蝕試驗
通(tong)過比較316L不銹(xiu)鋼在三種不同鈍化(hua)(hua)條件(jian)的(de)點(dian)蝕電(dian)位與點(dian)腐蝕質量損失，分析不銹(xiu)鋼的(de)耐(nai)腐蝕性能。從表(biao)中可(ke)看出，電(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)(hua)工(gong)藝的(de)點(dian)蝕電(dian)位Ed酸(suan)洗鈍化(hua)(hua)工(gong)藝的(de)點(dian)蝕電(dian)位Es自然鈍化(hua)(hua)的(de)點(dian)蝕電(dian)位Ez，說明電(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)(hua)工(gong)藝的(de)耐(nai)點(dian)蝕能力最(zui)優。不銹(xiu)鋼三氯化(hua)(hua)鐵點(dian)腐蝕，浸泡試驗測試316L電(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)(hua)處理后(hou)表(biao)面腐蝕量最(zui)少，耐(nai)點(dian)蝕性能最(zui)強(qiang)。
4. 縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕試驗
表為自然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)、電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理后(hou)的縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)驗后(hou)質量(liang)對比(bi)。從表中可看出，電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)、自然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)，說(shuo)明(ming)電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)藝的耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能力最優。
三(san)、結(jie)語(yu)
浙江至德鋼業(ye)有(you)限公司通過對(dui)316L不銹鋼表(biao)面處(chu)理(li)(li)工藝的(de)進行(xing)研究，并比較分析了自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、酸性鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)和電(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)后不銹鋼的(de)表(biao)面的(de)耐腐蝕性等性能，模(mo)(mo)擬(ni)不銹鋼表(biao)面處(chu)理(li)(li)后的(de)長(chang)期服(fu)役性能；通過藍(lan)點試驗、鹽(yan)霧試驗、點蝕電(dian)(dian)位、縫隙腐蝕試驗，模(mo)(mo)擬(ni)進行(xing)長(chang)期服(fu)役性能測試，最終可明(ming)確工藝參數為(wei)溶液0.1M硝(xiao)酸，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)電(dian)(dian)位為(wei)0.3V，處(chu)理(li)(li)時(shi)間為(wei)10分鐘的(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學處(chu)理(li)(li)的(de)不銹鋼管道各項性能優異。
