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)銹鋼(gang)耐點蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)重要元(yuan)素(su),鉻與氧(yang)生成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu),能(neng)夠阻(zu)止(zhi)侵蝕(shi)性(xing)(xing)離子的(de)入侵,能(neng)夠提(ti)高鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)穩(wen)定性(xing)(xing),提(ti)高點蝕(shi)電位;鎳在(zai)不(bu)銹鋼(gang)中的(de)作用是改變材料的(de)晶體結構,使不(bu)銹鋼(gang)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)獲得改善(shan)。同時(shi),在(zai)非(fei)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)介質中,不(bu)銹鋼(gang)中因鎳元(yuan)素(su)的(de)存在(zai),使其鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)范圍增大,有利于(yu)再鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)。鉬可以提(ti)高不(bu)銹鋼(gang)的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)能(neng)力,也(ye)與氧(yang)生成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu),存在(zai)于(yu)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)中,提(ti)高鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)穩(wen)定性(xing)(xing)。硫、磷(lin)、碳等非(fei)金屬(shu)元(yuan)素(su)在(zai)不(bu)銹鋼(gang)中所(suo)形成的(de)夾雜物(wu)降低了(le)材料的(de)耐點蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)。下面重點討(tao)論(lun)不(bu)銹鋼(gang)微觀(guan)結構對點蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)影響,以文獻(xian)中的(de)點蝕(shi)失(shi)效管道為例進行說明。


  不銹(xiu)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,對母(mu)材(cai)、完(wan)整的焊(han)縫(feng)以及已(yi)經發生腐蝕(shi)的焊(han)縫(feng)取(qu)樣,在(zai)(zai)金(jin)(jin)相(xiang)顯微鏡(jing)下觀察其結構(gou)組織,結果如圖2-4所(suo)示。圖2-4(a)為母(mu)材(cai)的金(jin)(jin)相(xiang)組織,奧氏(shi)體(ti)+孿(luan)晶。未發生腐蝕(shi)的焊(han)縫(feng),其金(jin)(jin)相(xiang)組織為正常(chang)的奧氏(shi)體(ti)十(shi)鐵素體(ti),如圖2-4(b)所(suo)示。但是(shi),發生腐蝕(shi)的焊(han)縫(feng),其微觀結構(gou)會(hui)產生變化,結構(gou)中存在(zai)(zai)很多馬氏(shi)體(ti),如圖2-4(c)所(suo)示。


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  其次(ci),對焊(han)(han)(han)接部位材料(liao)進行能(neng)譜分(fen)(fen)析,檢測(ce)位置沿圖2-5中標識的(de)(de)箭頭指向。檢測(ce)區域(yu)包含三(san)個,如(ru)圖2-5所(suo)示(shi),分(fen)(fen)別包含了(le)(le)(le)母(mu)材、完成焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)、已腐(fu)蝕焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)部分(fen)(fen)的(de)(de)材料(liao)。掃(sao)描(miao)線(xian)1+2代(dai)表(biao)了(le)(le)(le)腐(fu)蝕焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)材料(liao);3代(dai)表(biao)了(le)(le)(le)腐(fu)蝕較輕部位的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)和母(mu)材;4代(dai)表(biao)了(le)(le)(le)正常焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)和母(mu)材的(de)(de)材料(liao),檢測(ce)結果(guo)如(ru)表(biao)2-1所(suo)示(shi)。通(tong)過與(yu)材料(liao)規(gui)定成分(fen)(fen)對比發現,發生腐(fu)蝕部位的(de)(de)材料(liao),其鉻、鎳含量(liang)降低。


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  通(tong)過電(dian)化學實驗分析管材的耐腐(fu)蝕(shi)性能。通(tong)過取樣(yang),制備(bei)成(cheng)母材、完整焊縫、已腐(fu)蝕(shi)焊縫三種工作電(dian)極,利用動(dong)電(dian)位掃描法(fa)測量(liang)得到極化曲線,結(jie)果如圖(tu)2-6所(suo)示。電(dian)化學實驗完成(cheng)后,觀察試樣(yang)表(biao)面形貌,如圖(tu)2-7所(suo)示。


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  分析圖(tu)2-6中的(de)(de)(de)極化(hua)曲線發現:母材(cai)、完整焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)相近;與母材(cai)、完整焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)極化(hua)曲線相比較(jiao),已腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)部(bu)分焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位較(jiao)小、維鈍電(dian)(dian)流密度較(jiao)大(da)。根(gen)據(ju)鈍態材(cai)料(liao)(liao)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)判斷依據(ju)可知,已腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)部(bu)位焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)較(jiao)低(di)(di)(di)。從實驗后材(cai)料(liao)(liao)表(biao)面(mian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)形(xing)貌來看(圖(tu)2-7),母材(cai)、完整焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)只(zhi)有很少(shao)的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)坑(keng),而(er)已腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)部(bu)位焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)不但點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)數量多,而(er)且個別(bie)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)坑(keng)的(de)(de)(de)面(mian)積較(jiao)大(da)。通過前(qian)面(mian)的(de)(de)(de)微觀結構(gou)分析可知,在已腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)焊(han)縫(feng)材(cai)料(liao)(liao)中發現了馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織,已有的(de)(de)(de)研究表(biao)明,馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位比奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相低(di)(di)(di),因此,馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相的(de)(de)(de)存在降低(di)(di)(di)了金屬的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(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(gang)腐蝕的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。