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(xiu)鋼管道(dao)(dao)多(duo)使用奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼，工(gong)廠階段未進行鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)理(li)，工(gong)程階段現場的(de)化(hua)(hua)學(xue)處(chu)理(li)未能(neng)保證管道(dao)(dao)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。在特殊的(de)環(huan)境中會發生多(duo)種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，主要(yao)包含點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、電偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，各類腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)均影響管道(dao)(dao)服役性(xing)能(neng)，危(wei)害機組安全。采用表面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)理(li)技術(shu)，可在不銹(xiu)鋼表面形成致密的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜，形成有效的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)防護屏障(zhang)。至德鋼業對比316L奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼管道(dao)(dao)電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)技術(shu)與自然、酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)技術(shu)處(chu)理(li)后對不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)(shi)性(xing)差異，探究處(chu)理(li)后服役性(xing)能(neng)。
一、試(shi)驗
本文采(cai)用(yong)某核電管道用(yong)316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)零(ling)件做鈍(dun)化(hua)試(shi)樣，尺(chi)寸為(wei)50×30×12mm，其表(biao)面狀態為(wei)自然鈍(dun)化(hua)條(tiao)件，酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)條(tiao)件，電化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)條(tiao)件。鈍(dun)化(hua)后分別加工成不(bu)同尺(chi)寸試(shi)樣進行研究。
1. 不銹鋼表面處理
不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)粗糙度(du)影響鈍(dun)化膜耐蝕(shi)(shi)性能，不同不銹(xiu)鋼(gang)臨界點蝕(shi)(shi)溫度(du)與表(biao)(biao)面(mian)粗糙度(du)有(you)相關性。為保(bao)證加(jia)工表(biao)(biao)面(mian)一致(zhi)，本文中(zhong)將采用(yong)機械加(jia)工處理不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)，水洗除油后，并用(yong)砂紙拋光(guang)打磨，表(biao)(biao)面(mian)呈(cheng)光(guang)亮狀態待用(yong)。
a. 自(zi)然鈍化
放置(zhi)于(yu)不(bu)含氯離子的空氣中若干小時，待表面變成(cheng)銀(yin)白色(se)時取出。
b. 酸(suan)洗鈍化
酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化主(zhu)要包括(kuo)如下(xia)步驟(zou)：水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—除(chu)(chu)掛灰(hui)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—鈍(dun)化—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—中和—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—干(gan)燥—除(chu)(chu)氫。（1）試樣采(cai)用浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)方法浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)(xi)酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化；（2）為了去除(chu)(chu)不(bu)銹鋼(gang)酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)后殘留的(de)一層掛灰(hui)，采(cai)用電(dian)(dian)化學(xue)(xue)除(chu)(chu)掛灰(hui)法。即用電(dian)(dian)化學(xue)(xue)除(chu)(chu)油槽，進(jin)行陽(yang)極處(chu)理。陽(yang)極電(dian)(dian)流密度3～5A/dm2，時(shi)間5～10min；（3）用熱的(de)蒸餾水(shui)清洗(xi)(xi)(xi)(xi)2～3次，再用熱的(de)20%～50%硫酸(suan)(suan)鈉溶液浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)(xi)；（4）所(suo)有(you)316L不(bu)銹鋼(gang)在(zai)酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)后應在(zai)空(kong)氣循環爐(lu)內于180～200℃進(jin)行除(chu)(chu)氫處(chu)理2～3h，防止氫脆。
c. 電化(hua)學(xue)鈍化(hua)
電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)處理(li)的(de)試驗過程為(wei)：水洗→電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)→水洗→堿液中(zhong)和(he)→水洗。不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表面電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)處理(li)系(xi)統由(you)參(can)比電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)、輔助電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)、工作電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)構成三電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)體系(xi)。其(qi)中(zhong)溶液選擇(ze)0.1M硝酸(suan)，設置(zhi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表面處理(li)儀(yi)鈍化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)位為(wei)0.3V，鈍化(hua)(hua)處理(li)時間為(wei)10分鐘(zhong)，并(bing)以待處理(li)的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)工件為(wei)工作電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)自動施加適當電(dian)(dian)(dian)(dian)流，完成不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表面的(de)鈍化(hua)(hua)處理(li)。
2. 性(xing)能檢測
a. 藍點測試
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
將氯(lv)化鈉(na)溶(rong)(rong)于電導率不超(chao)過20μS/cm的(de)去(qu)離子水中(zhong)，濃度為(wei)50g/L±5g/L，相(xiang)當(dang)于5%的(de)氯(lv)化鈉(na)溶(rong)(rong)液(ye)，用酸(suan)度計測量氯(lv)化鈉(na)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)pH值(zhi)，pH值(zhi)在6.5～7.2之(zhi)間；將實驗放(fang)入鹽霧(wu)箱內，試(shi)(shi)驗面(mian)與垂直(zhi)方(fang)向一般成20°，試(shi)(shi)驗周期為(wei)720小時，持(chi)續噴霧(wu)。試(shi)(shi)驗中(zhong)將腐蝕后的(de)試(shi)(shi)樣先用棉簽清洗(xi)表面(mian)的(de)腐蝕產物，再(zai)用超(chao)聲波(bo)清洗(xi)10分鐘，以及去(qu)離子水清洗(xi)。
c. 不銹鋼點蝕(shi)電位試(shi)驗
點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位是鈍化(hua)膜(mo)開始(shi)發生(sheng)擊穿破(po)壞的電(dian)(dian)(dian)(dian)位，是不銹鋼重要(yao)的電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學性(xing)能指標。陽(yang)極極化(hua)曲(qu)線的測量使(shi)用(yong)動電(dian)(dian)(dian)(dian)位測量方法，采用(yong)三電(dian)(dian)(dian)(dian)極兩回(hui)路體系，試(shi)(shi)驗介質根據需要(yao)使(shi)用(yong)3.5%氯化(hua)鈉溶(rong)液，參比電(dian)(dian)(dian)(dian)極為(wei)飽和甘汞電(dian)(dian)(dian)(dian)極（SCE），輔(fu)助電(dian)(dian)(dian)(dian)極為(wei)表面積(ji)4cm2的貴(gui)金屬鉑(bo)片，研究電(dian)(dian)(dian)(dian)極為(wei)環(huan)氧(yang)樹脂(zhi)封(feng)裝的圓形(xing)316L不銹鋼試(shi)(shi)片，試(shi)(shi)片直徑為(wei)11.3mm（表面積(ji)為(wei)1cm2），用(yong)環(huan)氧(yang)樹脂(zhi)封(feng)裝。掃描速率為(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)(dian)流密(mi)度(du)(du)達到0.4mA/cm2時停止試(shi)(shi)驗，以陽(yang)極極化(hua)曲(qu)線上(shang)對(dui)應電(dian)(dian)(dian)(dian)流密(mi)度(du)(du)10μA/cm2的電(dian)(dian)(dian)(dian)位中最正(zheng)的電(dian)(dian)(dian)(dian)位值為(wei)點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位。試(shi)(shi)驗溫度(du)(du)30±1℃，通(tong)過恒溫水浴鍋(guo)控制[2]。
d. 三氯化鐵點腐蝕(shi)與縫隙(xi)腐蝕(shi)試驗(yan)
參(can)考(kao)GB/T 17897-2016《金(jin)屬和(he)合金(jin)的腐(fu)(fu)蝕(shi)不(bu)銹鋼三(san)氯化鐵(tie)點腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法》，通(tong)過(guo)(guo)浸泡(pao)(pao)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)測試(shi)(shi)(shi)316L不(bu)銹鋼在三(san)種不(bu)同(tong)鈍化條(tiao)件的腐(fu)(fu)蝕(shi)情況。參(can)考(kao)GB/T 10127-2002《不(bu)銹鋼三(san)氯化鐵(tie)縫隙試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法》。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)采(cai)用(yong)6%FeCl3溶(rong)液，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)溫度為(wei)35±1℃，將試(shi)(shi)(shi)樣放到(dao)溶(rong)液中的支架上(shang)，連續浸泡(pao)(pao)24h取出，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)過(guo)(guo)程(cheng)中容器要(yao)蓋嚴(yan)，防止溶(rong)液蒸發。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)結束后，清除試(shi)(shi)(shi)樣上(shang)的腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)，清洗烘干，晾置1天后，用(yong)分析(xi)天平稱量失(shi)重后的試(shi)(shi)(shi)樣質量。
二、實驗結果以及分析
1. 藍點法檢(jian)測成膜致密(mi)度
三組不銹鋼表面呈均(jun)勻的(de)(de)銀(yin)白色(se)，沒有明顯的(de)(de)腐蝕痕跡，無顏色(se)不均(jun)勻的(de)(de)斑(ban)痕。用(yong)酚酞試紙檢查殘液的(de)(de)pH值，呈中性。用(yong)3mL 65%硝酸+1g鐵氰化鉀(jia)配置成100mL檢驗(yan)試劑，將(jiang)浸過試劑的(de)(de)濾(lv)紙貼附在鈍化區，30秒內未(wei)出(chu)現藍點，鈍化合格。
2. 鹽霧試驗
圖中a、b、c分(fen)別(bie)為化、酸(suan)洗鈍化、電化學(xue)鈍化處(chu)理(li)后(hou)進行鹽霧試驗后(hou)的(de)(de)照片。從照片可看出，三組(zu)樣(yang)品完(wan)成鹽霧試驗后(hou)，均發(fa)生不同程(cheng)度(du)的(de)(de)腐蝕，其中耐鹽霧腐蝕性能最佳的(de)(de)處(chu)理(li)工藝是電化學(xue)處(chu)理(li)，可有效地(di)提高耐腐蝕性能。
3. 不銹鋼(gang)點蝕試驗
通過比較(jiao)316L不銹鋼(gang)在三(san)種不同鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)條件(jian)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)與(yu)點(dian)(dian)腐蝕(shi)質量(liang)損失，分析(xi)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性能。從(cong)表(biao)中可看出，電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Ed酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Es自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Ez，說明電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)能力最優。不銹鋼(gang)三(san)氯化(hua)(hua)(hua)鐵點(dian)(dian)腐蝕(shi)，浸泡試(shi)驗測試(shi)316L電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后(hou)表(biao)面腐蝕(shi)量(liang)最少，耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)性能最強。
4. 縫隙(xi)腐(fu)蝕試驗
表(biao)為自然鈍(dun)化(hua)、酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)、電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處理后的縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)試驗后質(zhi)量(liang)對(dui)比。從表(biao)中可(ke)看出，電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)、酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)、自然鈍(dun)化(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)，說明(ming)電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)工藝的耐(nai)縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)能(neng)力最優。
三、結語
浙江至德(de)鋼(gang)(gang)業(ye)有限公司通過對(dui)316L不銹鋼(gang)(gang)表面處理工(gong)藝(yi)的(de)(de)進(jin)行(xing)研究(jiu)，并(bing)比較分析了自然鈍(dun)化(hua)(hua)、酸性(xing)鈍(dun)化(hua)(hua)和(he)電化(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)后不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)表面的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)等(deng)性(xing)能，模擬不銹鋼(gang)(gang)表面處理后的(de)(de)長期服役(yi)性(xing)能；通過藍點試驗、鹽霧試驗、點蝕電位、縫隙腐(fu)蝕試驗，模擬進(jin)行(xing)長期服役(yi)性(xing)能測試，最(zui)終可明確工(gong)藝(yi)參數為(wei)溶液(ye)0.1M硝酸，鈍(dun)化(hua)(hua)電位為(wei)0.3V，處理時間為(wei)10分鐘的(de)(de)電化(hua)(hua)學處理的(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)道各項(xiang)性(xing)能優異。
