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)電廠不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)道多使用(yong)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，工(gong)廠階段未(wei)進行鈍(dun)化(hua)處理(li)，工(gong)程階段現場(chang)的(de)化(hua)學(xue)處理(li)未(wei)能保證管(guan)道的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能。在特殊的(de)環境中(zhong)會(hui)發生多種腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，主(zhu)要包含點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、晶間腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、電偶腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和應力腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，各類腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)均(jun)影響(xiang)管(guan)道服役(yi)性能，危害(hai)機組安(an)全。采用(yong)表面(mian)鈍(dun)化(hua)處理(li)技術，可在不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)表面(mian)形(xing)成致密的(de)鈍(dun)化(hua)膜，形(xing)成有效的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)防護屏障。至德鋼(gang)(gang)業對比316L奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)道電化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)技術與(yu)自然、酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)技術處理(li)后(hou)對不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性差異，探究處理(li)后(hou)服役(yi)性能。
一(yi)、試驗(yan)
本文采(cai)用某(mou)核電管(guan)道用316L不銹鋼零件(jian)做鈍化試樣，尺(chi)寸為50×30×12mm，其表面狀(zhuang)態為自然鈍化條(tiao)件(jian)，酸(suan)洗鈍化條(tiao)件(jian)，電化學鈍化條(tiao)件(jian)。鈍化后分別加工成不同尺(chi)寸試樣進(jin)行研究。
1. 不銹鋼表面處理
不(bu)銹鋼(gang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)(cao)度(du)影響鈍(dun)化(hua)膜耐蝕性能，不(bu)同不(bu)銹鋼(gang)臨(lin)界點蝕溫度(du)與表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)(cao)度(du)有(you)相關性。為保(bao)證(zheng)加工表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)一致(zhi)，本文(wen)中將(jiang)采用(yong)機械加工處理(li)不(bu)銹鋼(gang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)，水洗除(chu)油后，并用(yong)砂紙拋光打磨，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)呈光亮狀態待用(yong)。
a. 自(zi)然鈍化
放置于不(bu)含氯(lv)離子(zi)的空氣中若干小(xiao)時(shi)，待(dai)表面變成銀白色時(shi)取出。
b. 酸洗鈍化(hua)
酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化(hua)主要(yao)包括如下步驟：水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—除(chu)(chu)(chu)掛灰—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—鈍化(hua)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—中(zhong)和—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—干燥(zao)—除(chu)(chu)(chu)氫(qing)。（1）試樣采用(yong)浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)方法浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化(hua)；（2）為了(le)去除(chu)(chu)(chu)不(bu)銹鋼酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)后殘留的(de)一(yi)層掛灰，采用(yong)電(dian)化(hua)學(xue)除(chu)(chu)(chu)掛灰法。即(ji)用(yong)電(dian)化(hua)學(xue)除(chu)(chu)(chu)油槽，進行陽極(ji)處(chu)理。陽極(ji)電(dian)流密(mi)度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用(yong)熱的(de)蒸餾水(shui)清洗(xi)(xi)(xi)(xi)2～3次(ci)，再用(yong)熱的(de)20%～50%硫酸(suan)(suan)(suan)鈉(na)溶液(ye)浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)；（4）所有316L不(bu)銹鋼在酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)后應在空氣循環爐內于180～200℃進行除(chu)(chu)(chu)氫(qing)處(chu)理2～3h，防止氫(qing)脆。
c. 電(dian)化學(xue)鈍(dun)化
電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處理的試(shi)驗過程(cheng)為(wei)(wei)：水(shui)洗(xi)→電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)→水(shui)洗(xi)→堿液(ye)中(zhong)和(he)→水(shui)洗(xi)。不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)(mian)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處理系統由參比電(dian)(dian)(dian)極、輔(fu)助電(dian)(dian)(dian)極、工作(zuo)電(dian)(dian)(dian)極構(gou)成三(san)電(dian)(dian)(dian)極體(ti)系。其中(zhong)溶液(ye)選擇(ze)0.1M硝酸，設(she)置不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)(mian)處理儀鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)(dian)位為(wei)(wei)0.3V，鈍(dun)化(hua)處理時(shi)間為(wei)(wei)10分鐘(zhong)，并以待處理的不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼工件為(wei)(wei)工作(zuo)電(dian)(dian)(dian)極自(zi)動施加適當電(dian)(dian)(dian)流，完成不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)(mian)的鈍(dun)化(hua)處理。
2. 性(xing)能(neng)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(yan)霧試驗
將(jiang)(jiang)氯化(hua)鈉溶(rong)于(yu)電導率不超(chao)過20μS/cm的去(qu)(qu)離(li)子水(shui)中，濃度(du)(du)為50g/L±5g/L，相當(dang)于(yu)5%的氯化(hua)鈉溶(rong)液(ye)，用(yong)(yong)酸(suan)度(du)(du)計測量(liang)氯化(hua)鈉溶(rong)液(ye)的pH值，pH值在(zai)6.5～7.2之間(jian)；將(jiang)(jiang)實驗(yan)放(fang)入鹽(yan)霧箱內，試(shi)(shi)驗(yan)面與垂直方(fang)向一(yi)般成20°，試(shi)(shi)驗(yan)周(zhou)期為720小時，持(chi)續(xu)噴(pen)霧。試(shi)(shi)驗(yan)中將(jiang)(jiang)腐蝕后的試(shi)(shi)樣先用(yong)(yong)棉簽清(qing)(qing)洗(xi)表面的腐蝕產(chan)物，再用(yong)(yong)超(chao)聲波清(qing)(qing)洗(xi)10分鐘，以(yi)及去(qu)(qu)離(li)子水(shui)清(qing)(qing)洗(xi)。
c. 不銹鋼(gang)點蝕電位試(shi)驗
點(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)是鈍化(hua)(hua)(hua)膜開始(shi)發生擊(ji)穿破壞的(de)(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)，是不(bu)銹鋼重要的(de)(de)(de)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學性能指(zhi)標。陽極(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)曲(qu)(qu)線的(de)(de)(de)測量使用(yong)動電(dian)位(wei)(wei)測量方法，采(cai)用(yong)三電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)兩回路體系，試(shi)(shi)驗(yan)介質根據需要使用(yong)3.5%氯化(hua)(hua)(hua)鈉溶(rong)液，參比電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)飽和甘汞電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)表面(mian)積(ji)4cm2的(de)(de)(de)貴金屬鉑片(pian)，研(yan)究電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)環氧樹脂封裝的(de)(de)(de)圓形(xing)316L不(bu)銹鋼試(shi)(shi)片(pian)，試(shi)(shi)片(pian)直徑為(wei)11.3mm（表面(mian)積(ji)為(wei)1cm2），用(yong)環氧樹脂封裝。掃(sao)描(miao)速率(lv)為(wei)20mV/min，當電(dian)流(liu)密度達到(dao)0.4mA/cm2時停止試(shi)(shi)驗(yan)，以陽極(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)曲(qu)(qu)線上對應(ying)電(dian)流(liu)密度10μA/cm2的(de)(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)中(zhong)最正的(de)(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)值(zhi)為(wei)點(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)。試(shi)(shi)驗(yan)溫度30±1℃，通過恒溫水浴鍋(guo)控(kong)制[2]。
d. 三氯化鐵點腐(fu)蝕(shi)與縫隙腐(fu)蝕(shi)試驗
參考GB/T 17897-2016《金屬和合金的(de)腐(fu)蝕(shi)不(bu)銹(xiu)鋼三(san)氯化(hua)鐵點腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗方法(fa)》，通過浸泡試(shi)(shi)驗測(ce)試(shi)(shi)316L不(bu)銹(xiu)鋼在三(san)種不(bu)同鈍化(hua)條件的(de)腐(fu)蝕(shi)情況。參考GB/T 10127-2002《不(bu)銹(xiu)鋼三(san)氯化(hua)鐵縫隙試(shi)(shi)驗方法(fa)》。試(shi)(shi)驗采(cai)用6%FeCl3溶(rong)液(ye)，試(shi)(shi)驗溫(wen)度為(wei)35±1℃，將試(shi)(shi)樣放到溶(rong)液(ye)中的(de)支架上，連(lian)續浸泡24h取出，試(shi)(shi)驗過程中容器(qi)要蓋嚴，防止(zhi)溶(rong)液(ye)蒸發。試(shi)(shi)驗結(jie)束后，清除試(shi)(shi)樣上的(de)腐(fu)蝕(shi)產物，清洗(xi)烘干，晾置1天(tian)后，用分析天(tian)平稱(cheng)量(liang)失重后的(de)試(shi)(shi)樣質量(liang)。
二、實驗結果以及分析
1. 藍點法檢(jian)測成膜致密度(du)
三(san)組(zu)不銹鋼(gang)表面呈(cheng)均(jun)勻的(de)(de)(de)銀白(bai)色(se)，沒有明顯的(de)(de)(de)腐蝕痕(hen)跡(ji)，無顏色(se)不均(jun)勻的(de)(de)(de)斑痕(hen)。用(yong)酚酞試(shi)紙檢(jian)查殘液(ye)的(de)(de)(de)pH值，呈(cheng)中性。用(yong)3mL 65%硝酸(suan)+1g鐵氰(qing)化鉀配置成100mL檢(jian)驗(yan)試(shi)劑，將浸過試(shi)劑的(de)(de)(de)濾紙貼附(fu)在(zai)鈍(dun)化區，30秒(miao)內未出現藍點，鈍(dun)化合格。
2. 鹽霧(wu)試驗
圖中a、b、c分別為化(hua)、酸洗鈍化(hua)、電化(hua)學鈍化(hua)處理(li)(li)后進行鹽(yan)霧試(shi)驗(yan)后的照片(pian)。從照片(pian)可(ke)看出，三組樣品(pin)完成鹽(yan)霧試(shi)驗(yan)后，均發生不同程度的腐(fu)蝕(shi)，其(qi)中耐(nai)鹽(yan)霧腐(fu)蝕(shi)性(xing)能最佳的處理(li)(li)工藝(yi)是電化(hua)學處理(li)(li)，可(ke)有效(xiao)地提高耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。
3. 不銹鋼點蝕(shi)試驗
通過(guo)比較(jiao)316L不銹(xiu)(xiu)鋼在三(san)種不同鈍(dun)化條件(jian)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)與點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)質量損失，分(fen)析不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能。從(cong)表(biao)中可看(kan)出，電化學(xue)鈍(dun)化工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)Ed酸洗鈍(dun)化工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)Es自然鈍(dun)化的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)Ez，說明電化學(xue)鈍(dun)化工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)能力最優。不銹(xiu)(xiu)鋼三(san)氯化鐵(tie)點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，浸泡試(shi)驗測試(shi)316L電化學(xue)鈍(dun)化處理后(hou)表(biao)面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)量最少，耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能最強。
4. 縫隙腐蝕試驗
表(biao)為自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)、酸(suan)洗(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)、電化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后(hou)的縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)后(hou)質量對比。從表(biao)中可看(kan)出，電化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性、酸(suan)洗(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性、自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性，說明電化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝的耐縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)能力最優(you)。
三、結語
浙江至(zhi)德鋼業(ye)有限公司通過對316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)處理工(gong)藝的(de)進行研究，并比(bi)較分析(xi)了(le)自然鈍(dun)化(hua)、酸(suan)性(xing)鈍(dun)化(hua)和(he)電化(hua)學鈍(dun)化(hua)后不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)耐腐蝕性(xing)等性(xing)能(neng)，模(mo)擬不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)處理后的(de)長(chang)期(qi)服役(yi)性(xing)能(neng)；通過藍點試(shi)驗(yan)(yan)、鹽(yan)霧(wu)試(shi)驗(yan)(yan)、點蝕電位(wei)、縫隙腐蝕試(shi)驗(yan)(yan)，模(mo)擬進行長(chang)期(qi)服役(yi)性(xing)能(neng)測試(shi)，最終可明確(que)工(gong)藝參數為(wei)溶液0.1M硝酸(suan)，鈍(dun)化(hua)電位(wei)為(wei)0.3V，處理時間為(wei)10分鐘(zhong)的(de)電化(hua)學處理的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管道(dao)各項性(xing)能(neng)優異。
