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。
核電廠(chang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管道多使用奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，工(gong)廠(chang)階段(duan)未(wei)進行鈍(dun)化(hua)處理，工(gong)程階段(duan)現場的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)處理未(wei)能(neng)保證管道的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)。在(zai)特(te)殊的(de)(de)環(huan)境中(zhong)會發生多種腐蝕(shi)(shi)(shi)，主要包含(han)點腐蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)、晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)、電偶腐蝕(shi)(shi)(shi)和應力腐蝕(shi)(shi)(shi)，各類腐蝕(shi)(shi)(shi)均影響管道服役(yi)性能(neng)，危(wei)害(hai)機組安全。采用表(biao)面(mian)鈍(dun)化(hua)處理技術，可(ke)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)形成致密的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜，形成有(you)效的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)防(fang)護屏障。至德鋼(gang)(gang)業(ye)對(dui)比(bi)316L奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管道電化(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)技術與自然、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)技術處理后(hou)對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性差異，探究(jiu)處理后(hou)服役(yi)性能(neng)。
一、試驗(yan)
本文(wen)采用某核電(dian)管道(dao)用316L不銹鋼零件(jian)做鈍化(hua)試樣，尺(chi)寸(cun)為50×30×12mm，其(qi)表面狀(zhuang)態為自然鈍化(hua)條件(jian)，酸洗(xi)鈍化(hua)條件(jian)，電(dian)化(hua)學(xue)鈍化(hua)條件(jian)。鈍化(hua)后分別加工成不同尺(chi)寸(cun)試樣進行研究(jiu)。
1. 不銹鋼(gang)表面處理
不(bu)銹鋼表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度影響鈍化膜(mo)耐蝕性(xing)能，不(bu)同不(bu)銹鋼臨(lin)界點蝕溫度與表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度有相關性(xing)。為(wei)保證(zheng)加(jia)工表(biao)(biao)面(mian)(mian)一致，本文中將采用機械(xie)加(jia)工處理不(bu)銹鋼表(biao)(biao)面(mian)(mian)，水洗除油后，并用砂紙(zhi)拋光打(da)磨，表(biao)(biao)面(mian)(mian)呈光亮狀態待(dai)用。
a. 自然鈍(dun)化
放置(zhi)于(yu)不含氯離(li)子的空氣中若干小時，待(dai)表面變(bian)成銀白色時取出(chu)。
b. 酸洗鈍化
酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化主要包括如下步(bu)驟：水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—除(chu)掛灰(hui)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—鈍化—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—中(zhong)和—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—干燥(zao)—除(chu)氫。（1）試(shi)樣采用(yong)(yong)浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)方法(fa)浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)(xi)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化；（2）為(wei)了去除(chu)不銹鋼(gang)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)后殘留的(de)一層掛灰(hui)，采用(yong)(yong)電化學(xue)(xue)除(chu)掛灰(hui)法(fa)。即用(yong)(yong)電化學(xue)(xue)除(chu)油槽，進行(xing)陽極(ji)處理(li)。陽極(ji)電流密(mi)度3～5A/dm2，時(shi)間5～10min；（3）用(yong)(yong)熱的(de)蒸餾(liu)水(shui)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)2～3次，再用(yong)(yong)熱的(de)20%～50%硫酸(suan)鈉溶(rong)液浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)(xi)；（4）所(suo)有316L不銹鋼(gang)在酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)后應在空(kong)氣循環爐內于180～200℃進行(xing)除(chu)氫處理(li)2～3h，防止(zhi)氫脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)試驗過程為(wei)：水(shui)洗→電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)→水(shui)洗→堿液(ye)中和→水(shui)洗。不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)(li)系統由參(can)比電(dian)極(ji)、輔(fu)助(zhu)電(dian)極(ji)、工作電(dian)極(ji)構成三電(dian)極(ji)體系。其中溶(rong)液(ye)選擇0.1M硝酸，設置不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面處(chu)理(li)(li)(li)儀(yi)鈍(dun)(dun)化(hua)電(dian)位(wei)為(wei)0.3V，鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)(li)時間(jian)為(wei)10分鐘，并以待處(chu)理(li)(li)(li)的(de)不(bu)銹鋼(gang)工件為(wei)工作電(dian)極(ji)自動施加適當電(dian)流，完成不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)(li)(li)。
2. 性能檢(jian)測
a. 藍(lan)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(wu)試驗
將(jiang)氯(lv)化(hua)鈉(na)溶(rong)(rong)于(yu)電導率不超(chao)(chao)過20μS/cm的去離子(zi)水(shui)中，濃(nong)度(du)為(wei)50g/L±5g/L，相(xiang)當(dang)于(yu)5%的氯(lv)化(hua)鈉(na)溶(rong)(rong)液(ye)，用酸度(du)計測量(liang)氯(lv)化(hua)鈉(na)溶(rong)(rong)液(ye)的pH值(zhi)，pH值(zhi)在6.5～7.2之間(jian)；將(jiang)實驗(yan)放(fang)入(ru)鹽(yan)霧箱(xiang)內，試驗(yan)面與垂直方向一般成20°，試驗(yan)周期(qi)為(wei)720小時，持續(xu)噴霧。試驗(yan)中將(jiang)腐蝕(shi)后的試樣先用棉簽(qian)清洗(xi)表面的腐蝕(shi)產物，再用超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)清洗(xi)10分鐘(zhong)，以及去離子(zi)水(shui)清洗(xi)。
c. 不銹鋼點(dian)蝕電(dian)位試驗
點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)是鈍化(hua)膜開始發生擊穿破壞的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)，是不銹鋼(gang)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)化(hua)學性(xing)能指標。陽(yang)極極化(hua)曲線的(de)(de)(de)測量使(shi)用動電(dian)(dian)位(wei)測量方法(fa)，采用三電(dian)(dian)極兩回路體系，試(shi)驗(yan)介質根據需要(yao)使(shi)用3.5%氯化(hua)鈉溶液(ye)，參比電(dian)(dian)極為飽(bao)和甘汞(gong)電(dian)(dian)極（SCE），輔助電(dian)(dian)極為表面(mian)(mian)積4cm2的(de)(de)(de)貴金屬(shu)鉑片，研(yan)究電(dian)(dian)極為環氧樹脂(zhi)封(feng)裝(zhuang)的(de)(de)(de)圓形316L不銹鋼(gang)試(shi)片，試(shi)片直徑為11.3mm（表面(mian)(mian)積為1cm2），用環氧樹脂(zhi)封(feng)裝(zhuang)。掃描速(su)率為20mV/min，當電(dian)(dian)流密度達到(dao)0.4mA/cm2時停(ting)止試(shi)驗(yan)，以陽(yang)極極化(hua)曲線上對(dui)應電(dian)(dian)流密度10μA/cm2的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)中(zhong)最(zui)正的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)值為點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)。試(shi)驗(yan)溫(wen)度30±1℃，通(tong)過恒(heng)溫(wen)水浴鍋控(kong)制(zhi)[2]。
d. 三(san)氯化鐵點腐(fu)蝕與縫隙(xi)腐(fu)蝕試驗(yan)
參(can)考GB/T 17897-2016《金(jin)屬和合(he)金(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼三氯化(hua)鐵點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法》，通過浸泡試(shi)(shi)驗(yan)測試(shi)(shi)316L不(bu)銹(xiu)鋼在三種不(bu)同鈍化(hua)條件的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況。參(can)考GB/T 10127-2002《不(bu)銹(xiu)鋼三氯化(hua)鐵縫(feng)隙試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法》。試(shi)(shi)驗(yan)采(cai)用6%FeCl3溶(rong)液(ye)(ye)，試(shi)(shi)驗(yan)溫度為(wei)35±1℃，將(jiang)試(shi)(shi)樣(yang)放到溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)的(de)(de)支架上(shang)，連續浸泡24h取出，試(shi)(shi)驗(yan)過程中(zhong)容器(qi)要(yao)蓋嚴，防止(zhi)溶(rong)液(ye)(ye)蒸發。試(shi)(shi)驗(yan)結束(shu)后(hou)，清(qing)除試(shi)(shi)樣(yang)上(shang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物，清(qing)洗烘干，晾置1天后(hou)，用分析天平稱量失重后(hou)的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)質量。
二、實驗結果以及分(fen)析
1. 藍(lan)點法檢測成膜致(zhi)密度
三組不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面呈(cheng)均(jun)勻的銀白色(se)(se)，沒(mei)有明顯的腐蝕痕跡，無顏色(se)(se)不(bu)均(jun)勻的斑痕。用(yong)酚(fen)酞試(shi)紙(zhi)檢查殘液的pH值，呈(cheng)中性(xing)。用(yong)3mL 65%硝(xiao)酸(suan)+1g鐵氰(qing)化(hua)(hua)鉀配置成100mL檢驗試(shi)劑，將浸過試(shi)劑的濾紙(zhi)貼附(fu)在鈍(dun)化(hua)(hua)區，30秒(miao)內未出現藍(lan)點，鈍(dun)化(hua)(hua)合格(ge)。
2. 鹽霧(wu)試驗
圖中a、b、c分別為化、酸(suan)洗鈍化、電化學鈍化處理后(hou)(hou)進行鹽(yan)(yan)霧(wu)(wu)試(shi)驗(yan)后(hou)(hou)的照(zhao)(zhao)片。從照(zhao)(zhao)片可(ke)看出，三組樣(yang)品完成鹽(yan)(yan)霧(wu)(wu)試(shi)驗(yan)后(hou)(hou)，均發生不(bu)同程(cheng)度的腐(fu)蝕(shi)，其中耐鹽(yan)(yan)霧(wu)(wu)腐(fu)蝕(shi)性能最佳(jia)的處理工藝是電化學處理，可(ke)有效地(di)提高耐腐(fu)蝕(shi)性能。
3. 不銹(xiu)鋼(gang)點蝕試驗
通過(guo)比較316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在三種不(bu)同(tong)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)條件的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)與點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)質量(liang)損(sun)失，分(fen)析不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。從(cong)表中可看(kan)出(chu)，電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)Ed酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)Es自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)Ez，說明電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)能(neng)力最優。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)三氯化(hua)(hua)鐵點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)，浸泡試驗測試316L電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處理后(hou)表面腐蝕(shi)(shi)量(liang)最少，耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)最強(qiang)。
4. 縫隙(xi)腐蝕(shi)試驗
表為自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)、電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后(hou)的(de)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)試驗后(hou)質量對比。從表中(zhong)可看出，電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)、自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)，說(shuo)明電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝(yi)的(de)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力最優(you)。
三、結語
浙江至(zhi)德鋼(gang)(gang)(gang)業有限公司通(tong)過對316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面(mian)處理(li)工藝的進行研究，并比較分析了自然鈍化(hua)、酸(suan)性(xing)(xing)鈍化(hua)和電(dian)化(hua)學鈍化(hua)后不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的表(biao)面(mian)的耐腐蝕性(xing)(xing)等性(xing)(xing)能(neng)(neng)，模擬不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面(mian)處理(li)后的長期(qi)服(fu)役(yi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)；通(tong)過藍(lan)點試(shi)(shi)驗、鹽霧試(shi)(shi)驗、點蝕電(dian)位、縫隙腐蝕試(shi)(shi)驗，模擬進行長期(qi)服(fu)役(yi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)測試(shi)(shi)，最終(zhong)可明確(que)工藝參數(shu)為溶液(ye)0.1M硝酸(suan)，鈍化(hua)電(dian)位為0.3V，處理(li)時間為10分鐘的電(dian)化(hua)學處理(li)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管道各項(xiang)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。
