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(he)電(dian)(dian)廠不(bu)銹鋼(gang)管(guan)道多使用奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)，工廠階段未(wei)進行鈍(dun)化(hua)(hua)處理，工程(cheng)階段現場的(de)化(hua)(hua)學處理未(wei)能保證管(guan)道的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性能。在(zai)(zai)特殊的(de)環境中會(hui)發生多種腐蝕(shi)(shi)(shi)，主(zhu)要包含點腐蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)、晶間腐蝕(shi)(shi)(shi)、電(dian)(dian)偶腐蝕(shi)(shi)(shi)和應(ying)力腐蝕(shi)(shi)(shi)，各(ge)類腐蝕(shi)(shi)(shi)均影(ying)響(xiang)管(guan)道服役性能，危害機組安全。采用表面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)處理技(ji)(ji)術，可在(zai)(zai)不(bu)銹鋼(gang)表面(mian)形(xing)成(cheng)致密的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜，形(xing)成(cheng)有(you)效的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)防護屏障。至(zhi)德鋼(gang)業對(dui)比316L奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)管(guan)道電(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術與自然、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術處理后(hou)對(dui)不(bu)銹鋼(gang)耐蝕(shi)(shi)(shi)性差異，探究(jiu)處理后(hou)服役性能。
一、試驗
本文采用(yong)某核電管道用(yong)316L不銹鋼零件(jian)做鈍化(hua)試樣，尺(chi)寸為(wei)50×30×12mm，其(qi)表面狀(zhuang)態為(wei)自然鈍化(hua)條(tiao)件(jian)，酸洗鈍化(hua)條(tiao)件(jian)，電化(hua)學鈍化(hua)條(tiao)件(jian)。鈍化(hua)后分(fen)別加工成不同(tong)尺(chi)寸試樣進行研(yan)究。
1. 不銹(xiu)鋼表面處理
不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)影(ying)響鈍化膜耐蝕(shi)性能，不同(tong)不銹(xiu)鋼(gang)臨界點蝕(shi)溫度(du)與表(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)有相關性。為保證加工表(biao)面(mian)一(yi)致，本(ben)文中將采用(yong)機械加工處理不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)，水洗(xi)除油后，并用(yong)砂紙(zhi)拋光打磨，表(biao)面(mian)呈光亮(liang)狀態待用(yong)。
a. 自(zi)然鈍化
放置于不含(han)氯離子的空氣中若干(gan)小時，待表面變成銀白色時取出。
b. 酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)
酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍化主要(yao)包(bao)括如下步驟：水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—除(chu)掛灰—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—鈍化—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—中和—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—干(gan)燥—除(chu)氫。（1）試樣采用浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)的(de)方法浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍化；（2）為了去除(chu)不銹鋼(gang)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后殘留的(de)一層掛灰，采用電(dian)化學除(chu)掛灰法。即用電(dian)化學除(chu)油槽(cao)，進(jin)行陽極處(chu)(chu)理。陽極電(dian)流密度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用熱的(de)蒸餾(liu)水(shui)(shui)清洗(xi)(xi)(xi)2～3次，再用熱的(de)20%～50%硫酸(suan)鈉溶(rong)液浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)；（4）所有316L不銹鋼(gang)在(zai)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后應在(zai)空氣循環爐內(nei)于180～200℃進(jin)行除(chu)氫處(chu)(chu)理2～3h，防止氫脆。
c. 電化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)
電化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)的試驗過程(cheng)為：水洗(xi)→電化(hua)學鈍(dun)化(hua)→水洗(xi)→堿液中(zhong)和→水洗(xi)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面電化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)系(xi)統由(you)參比電極、輔助(zhu)電極、工作電極構(gou)成三電極體系(xi)。其中(zhong)溶(rong)液選擇(ze)0.1M硝酸，設置不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面處(chu)理(li)儀鈍(dun)化(hua)電位(wei)為0.3V，鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)時間(jian)為10分鐘，并以待處(chu)理(li)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)工件為工作電極自(zi)動施加適當電流，完成不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面的鈍(dun)化(hua)處(chu)理(li)。
2. 性能檢測
a. 藍(lan)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(wu)試驗
將(jiang)氯化(hua)鈉溶于電導率不超(chao)過20μS/cm的(de)(de)去離子水中，濃度為50g/L±5g/L，相當于5%的(de)(de)氯化(hua)鈉溶液，用酸(suan)度計測量(liang)氯化(hua)鈉溶液的(de)(de)pH值(zhi)，pH值(zhi)在(zai)6.5～7.2之間；將(jiang)實驗放入鹽霧(wu)箱內，試(shi)驗面與垂直方向一般成20°，試(shi)驗周期為720小時(shi)，持續噴霧(wu)。試(shi)驗中將(jiang)腐(fu)蝕(shi)后的(de)(de)試(shi)樣先(xian)用棉簽清洗表面的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)產物，再用超(chao)聲波清洗10分鐘，以及(ji)去離子水清洗。
c. 不銹鋼(gang)點蝕(shi)電(dian)位試驗(yan)
點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)是(shi)鈍(dun)化(hua)膜(mo)開始發生(sheng)擊穿(chuan)破(po)壞的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)，是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)重要(yao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學性能指標。陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)曲線的(de)(de)(de)測(ce)量使用(yong)動電(dian)(dian)(dian)位(wei)測(ce)量方法，采用(yong)三電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)兩(liang)回路體(ti)系(xi)，試(shi)(shi)驗(yan)介質根據需(xu)要(yao)使用(yong)3.5%氯化(hua)鈉溶液，參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為飽和甘汞(gong)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)（SCE），輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為表(biao)面積4cm2的(de)(de)(de)貴金屬鉑(bo)片(pian)，研究(jiu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為環(huan)氧樹(shu)脂封(feng)裝(zhuang)的(de)(de)(de)圓形316L不銹(xiu)鋼(gang)試(shi)(shi)片(pian)，試(shi)(shi)片(pian)直(zhi)徑為11.3mm（表(biao)面積為1cm2），用(yong)環(huan)氧樹(shu)脂封(feng)裝(zhuang)。掃描速率為20mV/min，當(dang)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)達到0.4mA/cm2時停止試(shi)(shi)驗(yan)，以陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)曲線上對應(ying)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)10μA/cm2的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)中最正的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)值為點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)。試(shi)(shi)驗(yan)溫(wen)度(du)30±1℃，通過(guo)恒溫(wen)水浴(yu)鍋控制[2]。
d. 三氯化(hua)鐵點腐蝕與縫(feng)隙腐蝕試驗
參考GB/T 17897-2016《金屬和合金的(de)(de)腐(fu)蝕不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼三氯化鐵點(dian)腐(fu)蝕試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法》，通過浸泡試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)測試(shi)(shi)(shi)316L不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)三種不(bu)(bu)同鈍(dun)化條件的(de)(de)腐(fu)蝕情(qing)況。參考GB/T 10127-2002《不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼三氯化鐵縫(feng)隙試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法》。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)采用6%FeCl3溶(rong)液，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)溫(wen)度為(wei)35±1℃，將(jiang)試(shi)(shi)(shi)樣放到溶(rong)液中的(de)(de)支架上，連續浸泡24h取出，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)過程中容器要蓋嚴，防止溶(rong)液蒸發。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)結束后，清除試(shi)(shi)(shi)樣上的(de)(de)腐(fu)蝕產物，清洗烘干(gan)，晾置1天后，用分析天平(ping)稱量失重后的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣質量。
二(er)、實驗結果以及分析
1. 藍點法檢測(ce)成膜(mo)致密度
三(san)組不銹鋼表(biao)面呈均(jun)勻(yun)的銀(yin)白(bai)色，沒(mei)有明顯的腐蝕痕(hen)跡，無(wu)顏色不均(jun)勻(yun)的斑痕(hen)。用酚酞試紙檢查殘液的pH值，呈中性。用3mL 65%硝酸(suan)+1g鐵氰化鉀配置成100mL檢驗試劑，將浸過(guo)試劑的濾紙貼(tie)附在鈍化區(qu)，30秒內未出(chu)現藍點，鈍化合格。
2. 鹽(yan)霧試驗
圖中a、b、c分別為(wei)化、酸洗鈍化、電(dian)化學(xue)鈍化處理后(hou)進行鹽霧(wu)(wu)試驗(yan)后(hou)的(de)(de)照片(pian)。從照片(pian)可看出，三組樣品完(wan)成鹽霧(wu)(wu)試驗(yan)后(hou)，均發生不同程度的(de)(de)腐蝕(shi)，其中耐鹽霧(wu)(wu)腐蝕(shi)性能(neng)最佳的(de)(de)處理工(gong)藝是電(dian)化學(xue)處理，可有效地提高耐腐蝕(shi)性能(neng)。
3. 不銹鋼(gang)點蝕試驗
通過比(bi)較316L不銹(xiu)鋼(gang)在三種不同鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)條件的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)位與點(dian)(dian)腐蝕(shi)質(zhi)量(liang)損失，分(fen)析(xi)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能。從表中(zhong)可(ke)看出，電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)位Ed酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)位Es自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)位Ez，說明電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)能力最(zui)優(you)。不銹(xiu)鋼(gang)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵點(dian)(dian)腐蝕(shi)，浸(jin)泡試驗測試316L電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后表面(mian)腐蝕(shi)量(liang)最(zui)少，耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)能最(zui)強。
4. 縫(feng)隙腐(fu)蝕試驗
表(biao)為自然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)、酸洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)、電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后的(de)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗后質量(liang)對比。從表(biao)中可看出，電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)性、酸洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)性、自然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)性，說(shuo)明(ming)電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝的(de)耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)能力最優。
三、結語
浙(zhe)江至德(de)鋼業有限公司通過對316L不(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)(mian)處理(li)工藝(yi)的(de)進行研究(jiu)，并比較(jiao)分析了自然(ran)鈍化(hua)、酸性鈍化(hua)和電(dian)化(hua)學鈍化(hua)后不(bu)銹(xiu)鋼的(de)表面(mian)(mian)的(de)耐(nai)腐蝕性等性能(neng)(neng)，模(mo)擬(ni)不(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)(mian)處理(li)后的(de)長(chang)期(qi)服(fu)役(yi)性能(neng)(neng)；通過藍點(dian)試(shi)驗、鹽霧試(shi)驗、點(dian)蝕電(dian)位、縫隙腐蝕試(shi)驗，模(mo)擬(ni)進行長(chang)期(qi)服(fu)役(yi)性能(neng)(neng)測試(shi)，最終可(ke)明確工藝(yi)參數為(wei)溶液(ye)0.1M硝(xiao)酸，鈍化(hua)電(dian)位為(wei)0.3V，處理(li)時間(jian)為(wei)10分鐘的(de)電(dian)化(hua)學處理(li)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼管道各項(xiang)性能(neng)(neng)優(you)異。
