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(dian)廠不銹鋼(gang)(gang)管(guan)道多(duo)使(shi)用奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)，工廠階段未進行鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)理(li)，工程階段現場的化(hua)(hua)學處(chu)理(li)未能保證管(guan)道的耐蝕(shi)性能。在特(te)殊的環(huan)境中會發生多(duo)種腐(fu)蝕(shi)，主要包(bao)含點腐(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)、晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)、電(dian)偶(ou)腐(fu)蝕(shi)和應(ying)力腐(fu)蝕(shi)，各(ge)類(lei)腐(fu)蝕(shi)均影響(xiang)管(guan)道服役(yi)性能，危(wei)害機組安全。采(cai)用表面(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)理(li)技術(shu)，可(ke)在不銹鋼(gang)(gang)表面(mian)形成(cheng)致密(mi)的鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜，形成(cheng)有效(xiao)的腐(fu)蝕(shi)防護屏障。至(zhi)德鋼(gang)(gang)業(ye)對(dui)(dui)比316L奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)管(guan)道電(dian)化(hua)(hua)學鈍(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(dui)(dui)不銹鋼(gang)(gang)耐蝕(shi)性差異，探究處(chu)理(li)后服役(yi)性能。
一、試(shi)驗
本文采用某核電(dian)管道用316L不(bu)銹鋼零件(jian)做鈍(dun)化(hua)試樣，尺寸為50×30×12mm，其(qi)表(biao)面狀態為自(zi)然鈍(dun)化(hua)條(tiao)(tiao)件(jian)，酸洗鈍(dun)化(hua)條(tiao)(tiao)件(jian)，電(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)條(tiao)(tiao)件(jian)。鈍(dun)化(hua)后分別加工成不(bu)同尺寸試樣進(jin)行研究。
1. 不(bu)銹鋼表面(mian)處理
不銹鋼表(biao)面(mian)粗糙度影響(xiang)鈍(dun)化膜(mo)耐蝕性能，不同(tong)不銹鋼臨(lin)界點蝕溫度與表(biao)面(mian)粗糙度有相關性。為保證加工表(biao)面(mian)一(yi)致(zhi)，本文(wen)中(zhong)將采用(yong)機械加工處理不銹鋼表(biao)面(mian)，水洗除油后，并用(yong)砂(sha)紙拋(pao)光打(da)磨，表(biao)面(mian)呈光亮狀態待用(yong)。
a. 自然鈍化
放(fang)置(zhi)于不含(han)氯離子的空氣中若(ruo)干小時(shi)，待表面變成(cheng)銀白色時(shi)取出(chu)。
b. 酸洗鈍化(hua)
酸(suan)洗(xi)(xi)鈍化主要(yao)包(bao)括如(ru)下步驟：水(shui)洗(xi)(xi)—酸(suan)洗(xi)(xi)—水(shui)洗(xi)(xi)—除掛灰—水(shui)洗(xi)(xi)—鈍化—水(shui)洗(xi)(xi)—中和—水(shui)洗(xi)(xi)—干燥—除氫(qing)(qing)。（1）試樣采用浸洗(xi)(xi)的(de)方法浸洗(xi)(xi)酸(suan)洗(xi)(xi)鈍化；（2）為了去(qu)除不銹鋼酸(suan)洗(xi)(xi)后殘(can)留的(de)一(yi)層掛灰，采用電化學(xue)除掛灰法。即用電化學(xue)除油槽，進行陽極處理。陽極電流密度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用熱(re)的(de)蒸餾水(shui)清洗(xi)(xi)2～3次(ci)，再用熱(re)的(de)20%～50%硫酸(suan)鈉溶液浸洗(xi)(xi)；（4）所有316L不銹鋼在酸(suan)洗(xi)(xi)后應在空氣循環(huan)爐(lu)內于(yu)180～200℃進行除氫(qing)(qing)處理2～3h，防(fang)止氫(qing)(qing)脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)的試(shi)驗(yan)過程(cheng)為：水洗(xi)→電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)→水洗(xi)→堿液中和→水洗(xi)。不(bu)(bu)銹鋼(gang)表(biao)面電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)系統由參(can)比電(dian)(dian)(dian)極、輔助電(dian)(dian)(dian)極、工作電(dian)(dian)(dian)極構成三電(dian)(dian)(dian)極體系。其中溶液選擇0.1M硝酸，設置(zhi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)表(biao)面處(chu)理(li)(li)儀鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)位為0.3V，鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)時間為10分鐘，并(bing)以待處(chu)理(li)(li)的不(bu)(bu)銹鋼(gang)工件為工作電(dian)(dian)(dian)極自(zi)動(dong)施(shi)加適當電(dian)(dian)(dian)流，完成不(bu)(bu)銹鋼(gang)表(biao)面的鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)。
2. 性能檢測
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(wu)試驗(yan)
將(jiang)氯化鈉(na)溶于(yu)電導率不超過20μS/cm的(de)去離子(zi)水中，濃度(du)為50g/L±5g/L，相當于(yu)5%的(de)氯化鈉(na)溶液，用(yong)酸度(du)計測量氯化鈉(na)溶液的(de)pH值(zhi)，pH值(zhi)在(zai)6.5～7.2之(zhi)間；將(jiang)實驗(yan)放(fang)入鹽霧箱內，試(shi)驗(yan)面(mian)(mian)與(yu)垂(chui)直方向一般成20°，試(shi)驗(yan)周(zhou)期為720小時(shi)，持續噴(pen)霧。試(shi)驗(yan)中將(jiang)腐蝕后的(de)試(shi)樣先用(yong)棉(mian)簽清(qing)(qing)洗(xi)表面(mian)(mian)的(de)腐蝕產物，再用(yong)超聲(sheng)波清(qing)(qing)洗(xi)10分(fen)鐘(zhong)，以及去離子(zi)水清(qing)(qing)洗(xi)。
c. 不銹(xiu)鋼點蝕電位(wei)試驗
點蝕電位(wei)是鈍化(hua)膜開始發生擊(ji)穿破壞的(de)電位(wei)，是不銹鋼重要的(de)電化(hua)學(xue)性能指標。陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線(xian)的(de)測量(liang)使用動(dong)電位(wei)測量(liang)方(fang)法，采用三(san)電極(ji)(ji)(ji)兩回路(lu)體系(xi)，試驗(yan)介質根據需要使用3.5%氯化(hua)鈉溶液，參(can)比電極(ji)(ji)(ji)為(wei)飽和甘汞電極(ji)(ji)(ji)（SCE），輔(fu)助電極(ji)(ji)(ji)為(wei)表(biao)面(mian)積(ji)4cm2的(de)貴金屬鉑片(pian)，研(yan)究電極(ji)(ji)(ji)為(wei)環(huan)氧樹脂封裝的(de)圓形316L不銹鋼試片(pian)，試片(pian)直(zhi)徑為(wei)11.3mm（表(biao)面(mian)積(ji)為(wei)1cm2），用環(huan)氧樹脂封裝。掃(sao)描速率(lv)為(wei)20mV/min，當電流密(mi)度達(da)到0.4mA/cm2時停止(zhi)試驗(yan)，以陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲(qu)線(xian)上對應(ying)電流密(mi)度10μA/cm2的(de)電位(wei)中(zhong)最正的(de)電位(wei)值為(wei)點蝕電位(wei)。試驗(yan)溫(wen)度30±1℃，通過恒溫(wen)水浴(yu)鍋控制[2]。
d. 三氯化鐵點腐(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(de)腐蝕(shi)不(bu)銹鋼三(san)(san)氯化(hua)鐵點(dian)腐蝕(shi)試(shi)(shi)驗(yan)方法》，通過(guo)浸泡試(shi)(shi)驗(yan)測試(shi)(shi)316L不(bu)銹鋼在(zai)三(san)(san)種不(bu)同鈍(dun)化(hua)條件的(de)腐蝕(shi)情(qing)況。參考GB/T 10127-2002《不(bu)銹鋼三(san)(san)氯化(hua)鐵縫隙試(shi)(shi)驗(yan)方法》。試(shi)(shi)驗(yan)采用6%FeCl3溶液，試(shi)(shi)驗(yan)溫(wen)度為35±1℃，將試(shi)(shi)樣放到溶液中(zhong)的(de)支架(jia)上，連續浸泡24h取出，試(shi)(shi)驗(yan)過(guo)程中(zhong)容器要蓋嚴(yan)，防止溶液蒸發。試(shi)(shi)驗(yan)結(jie)束后(hou)，清除(chu)試(shi)(shi)樣上的(de)腐蝕(shi)產(chan)物，清洗烘干，晾(liang)置(zhi)1天后(hou)，用分(fen)析天平(ping)稱(cheng)量失重后(hou)的(de)試(shi)(shi)樣質量。
二、實(shi)驗結果以及分析
1. 藍點法檢(jian)測成膜致(zhi)密度
三組不銹(xiu)鋼表面呈均勻的(de)銀白色，沒有明顯的(de)腐蝕痕跡，無顏色不均勻的(de)斑(ban)痕。用(yong)酚酞試紙檢(jian)查殘(can)液的(de)pH值，呈中性。用(yong)3mL 65%硝酸+1g鐵氰化(hua)鉀配置成(cheng)100mL檢(jian)驗試劑，將浸(jin)過試劑的(de)濾紙貼附在鈍化(hua)區，30秒內未出現藍(lan)點，鈍化(hua)合(he)格。
2. 鹽霧試驗
圖中a、b、c分別為化、酸洗鈍化、電化學鈍化處(chu)理(li)(li)后進行鹽霧(wu)試驗后的(de)照片(pian)。從照片(pian)可看出，三(san)組(zu)樣(yang)品完成鹽霧(wu)試驗后，均發生不同程度的(de)腐(fu)蝕，其中耐(nai)鹽霧(wu)腐(fu)蝕性能(neng)最佳的(de)處(chu)理(li)(li)工(gong)藝是電化學處(chu)理(li)(li)，可有效地提高耐(nai)腐(fu)蝕性能(neng)。
3. 不(bu)銹鋼點蝕試驗
通過比較(jiao)316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在三種不(bu)(bu)同鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)條件的(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位與點(dian)腐蝕(shi)質量損失，分(fen)析不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性能(neng)。從(cong)表中(zhong)可(ke)看出，電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝的(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位Ed酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝的(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位Es自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位Ez，說明電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)能(neng)力最(zui)(zui)優。不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵點(dian)腐蝕(shi)，浸(jin)泡試驗測試316L電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后表面腐蝕(shi)量最(zui)(zui)少，耐(nai)點(dian)蝕(shi)性能(neng)最(zui)(zui)強。
4. 縫(feng)隙(xi)腐蝕試(shi)驗(yan)
表(biao)為自然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、酸洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、電化(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)理后的(de)縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)試驗后質量對(dui)比。從表(biao)中可看出，電化(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)性、酸洗(xi)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)性、自然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)性，說明電化(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的(de)耐(nai)縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)能(neng)力(li)最(zui)優。
三、結語
浙江至德鋼(gang)(gang)業有(you)限公司(si)通(tong)過對316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面處(chu)理工(gong)藝的(de)(de)進行研究，并比較分(fen)析了自(zi)然鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)、酸(suan)性(xing)(xing)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)和電化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)后不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)表面的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)等(deng)性(xing)(xing)能，模擬不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面處(chu)理后的(de)(de)長期服(fu)役性(xing)(xing)能；通(tong)過藍點(dian)試驗(yan)、鹽(yan)霧試驗(yan)、點(dian)蝕(shi)電位、縫隙腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)，模擬進行長期服(fu)役性(xing)(xing)能測試，最(zui)終可明確工(gong)藝參數為(wei)溶液0.1M硝酸(suan)，鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)電位為(wei)0.3V，處(chu)理時間(jian)為(wei)10分(fen)鐘(zhong)的(de)(de)電化(hua)(hua)(hua)(hua)學處(chu)理的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管道各項性(xing)(xing)能優異。
