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(bu)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。
核電(dian)廠(chang)不(bu)銹鋼(gang)管道(dao)多使用(yong)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)，工廠(chang)階段未進行鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理(li)(li)，工程階段現場的(de)化(hua)(hua)(hua)學處理(li)(li)未能(neng)保證管道(dao)的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。在特殊的(de)環境中(zhong)會發生(sheng)多種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，主要包含點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、電(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，各(ge)類(lei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)均(jun)影響(xiang)管道(dao)服役(yi)性(xing)能(neng)，危害機組安全。采用(yong)表面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理(li)(li)技(ji)術，可在不(bu)銹鋼(gang)表面(mian)形成致密的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜，形成有效(xiao)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)防護屏障。至德(de)鋼(gang)業對比316L奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)管道(dao)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)技(ji)術與自然(ran)、酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)技(ji)術處理(li)(li)后(hou)對不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)差(cha)異，探究(jiu)處理(li)(li)后(hou)服役(yi)性(xing)能(neng)。
一、試驗
本文采用(yong)某(mou)核電管道用(yong)316L不銹鋼(gang)零件(jian)做(zuo)鈍(dun)(dun)化(hua)試樣，尺(chi)寸為50×30×12mm，其(qi)表面狀態(tai)為自然鈍(dun)(dun)化(hua)條(tiao)件(jian)，酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)條(tiao)件(jian)，電化(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)條(tiao)件(jian)。鈍(dun)(dun)化(hua)后分別加工成不同尺(chi)寸試樣進行研究。
1. 不銹鋼表面處(chu)理
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)(mian)粗糙度(du)(du)影響鈍化膜耐蝕(shi)性(xing)能，不(bu)(bu)同不(bu)(bu)銹(xiu)鋼臨界(jie)點蝕(shi)溫度(du)(du)與表(biao)面(mian)(mian)(mian)粗糙度(du)(du)有相關性(xing)。為保證加(jia)工表(biao)面(mian)(mian)(mian)一致(zhi)，本文中(zhong)將采用(yong)機械加(jia)工處理不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)(mian)，水洗除油后(hou)，并用(yong)砂紙拋光(guang)打磨，表(biao)面(mian)(mian)(mian)呈光(guang)亮狀態(tai)待用(yong)。
a. 自然鈍化
放置(zhi)于不含氯(lv)離子的空(kong)氣中若干小時，待表面變成銀白(bai)色(se)時取出。
b. 酸洗(xi)鈍化
酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)主要(yao)包(bao)括如(ru)下步(bu)驟：水(shui)洗(xi)(xi)(xi)—酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)—除掛灰—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)—鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)—中(zhong)和—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)—干燥(zao)—除氫。（1）試樣采(cai)用(yong)浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)的(de)(de)方法(fa)浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)；（2）為了去除不銹鋼酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后殘留(liu)的(de)(de)一層掛灰，采(cai)用(yong)電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學除掛灰法(fa)。即用(yong)電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學除油槽，進(jin)行陽極(ji)(ji)處理(li)(li)。陽極(ji)(ji)電(dian)流密度3～5A/dm2，時(shi)間(jian)5～10min；（3）用(yong)熱的(de)(de)蒸餾水(shui)清洗(xi)(xi)(xi)2～3次，再用(yong)熱的(de)(de)20%～50%硫酸(suan)鈉溶液(ye)浸(jin)洗(xi)(xi)(xi)；（4）所有(you)316L不銹鋼在(zai)(zai)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后應在(zai)(zai)空氣循環爐內于(yu)180～200℃進(jin)行除氫處理(li)(li)2～3h，防止(zhi)氫脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理的(de)(de)試驗過(guo)程為：水洗(xi)→電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)→水洗(xi)→堿液(ye)中和→水洗(xi)。不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理系(xi)統由參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)、輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)、工(gong)作(zuo)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)構成三電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)體(ti)系(xi)。其(qi)中溶(rong)液(ye)選擇0.1M硝酸，設置不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)處(chu)理儀鈍(dun)化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)位為0.3V，鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理時間為10分鐘，并以待處(chu)理的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼工(gong)件為工(gong)作(zuo)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)自動施加適當電(dian)(dian)(dian)流，完成不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)處(chu)理。
2. 性能檢測
a. 藍(lan)點(dian)測試(shi)
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(yan)
將(jiang)氯化(hua)(hua)鈉溶于電導率不超(chao)過20μS/cm的(de)(de)去(qu)離子水中(zhong)，濃(nong)度為50g/L±5g/L，相當于5%的(de)(de)氯化(hua)(hua)鈉溶液，用(yong)酸度計測量氯化(hua)(hua)鈉溶液的(de)(de)pH值，pH值在(zai)6.5～7.2之(zhi)間；將(jiang)實驗(yan)放入鹽霧(wu)箱內，試(shi)(shi)驗(yan)面(mian)與垂直方向一般成20°，試(shi)(shi)驗(yan)周(zhou)期為720小時，持續(xu)噴霧(wu)。試(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)將(jiang)腐蝕(shi)后的(de)(de)試(shi)(shi)樣先用(yong)棉簽清(qing)洗(xi)表面(mian)的(de)(de)腐蝕(shi)產物，再用(yong)超(chao)聲(sheng)波清(qing)洗(xi)10分(fen)鐘，以及去(qu)離子水清(qing)洗(xi)。
c. 不(bu)銹鋼(gang)點(dian)蝕電位試驗
點蝕電(dian)(dian)位(wei)是(shi)(shi)鈍化(hua)膜開始發生(sheng)擊穿破壞(huai)的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)，是(shi)(shi)不(bu)銹鋼重要的(de)(de)電(dian)(dian)化(hua)學性能指標。陽極(ji)極(ji)化(hua)曲(qu)線(xian)的(de)(de)測量使用動電(dian)(dian)位(wei)測量方法，采用三電(dian)(dian)極(ji)兩回(hui)路體系，試驗介質根據需要使用3.5%氯化(hua)鈉溶液，參比(bi)電(dian)(dian)極(ji)為(wei)(wei)飽和甘汞電(dian)(dian)極(ji)（SCE），輔助電(dian)(dian)極(ji)為(wei)(wei)表面積4cm2的(de)(de)貴金(jin)屬鉑片(pian)(pian)，研究電(dian)(dian)極(ji)為(wei)(wei)環氧樹脂(zhi)封裝的(de)(de)圓形316L不(bu)銹鋼試片(pian)(pian)，試片(pian)(pian)直徑為(wei)(wei)11.3mm（表面積為(wei)(wei)1cm2），用環氧樹脂(zhi)封裝。掃描(miao)速(su)率為(wei)(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)達到0.4mA/cm2時(shi)停止試驗，以陽極(ji)極(ji)化(hua)曲(qu)線(xian)上(shang)對應電(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)10μA/cm2的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)中最正(zheng)的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)值為(wei)(wei)點蝕電(dian)(dian)位(wei)。試驗溫度(du)30±1℃，通(tong)過恒溫水浴鍋控制[2]。
d. 三(san)氯(lv)化(hua)鐵點腐蝕(shi)與縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)試驗(yan)
參考GB/T 17897-2016《金(jin)(jin)屬和合金(jin)(jin)的腐蝕(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼三氯化(hua)鐵點腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)方(fang)法》，通過(guo)浸泡試(shi)驗(yan)測試(shi)316L不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)三種不(bu)(bu)同鈍化(hua)條(tiao)件的腐蝕(shi)情況。參考GB/T 10127-2002《不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼三氯化(hua)鐵縫隙試(shi)驗(yan)方(fang)法》。試(shi)驗(yan)采用6%FeCl3溶(rong)液，試(shi)驗(yan)溫(wen)度為35±1℃，將試(shi)樣放到溶(rong)液中的支架上，連續浸泡24h取出，試(shi)驗(yan)過(guo)程中容器要蓋嚴，防止溶(rong)液蒸發。試(shi)驗(yan)結束(shu)后(hou)，清(qing)除試(shi)樣上的腐蝕(shi)產物，清(qing)洗烘干，晾置1天后(hou)，用分析天平稱量失重后(hou)的試(shi)樣質量。
二、實驗結果(guo)以(yi)及分析
1. 藍點法檢(jian)測(ce)成膜致密度
三組不銹鋼表面呈(cheng)(cheng)均勻的(de)(de)銀白色(se)，沒有明顯的(de)(de)腐蝕痕跡，無顏(yan)色(se)不均勻的(de)(de)斑(ban)痕。用酚酞試紙(zhi)檢(jian)(jian)查殘液(ye)的(de)(de)pH值，呈(cheng)(cheng)中性。用3mL 65%硝酸+1g鐵(tie)氰(qing)化鉀配置成(cheng)100mL檢(jian)(jian)驗試劑，將浸過試劑的(de)(de)濾紙(zhi)貼(tie)附在鈍化區，30秒內未出現(xian)藍(lan)點，鈍化合格。
2. 鹽霧試驗
圖中(zhong)a、b、c分別為化、酸洗鈍(dun)化、電(dian)化學鈍(dun)化處(chu)(chu)理后(hou)(hou)進行鹽(yan)霧試驗后(hou)(hou)的照(zhao)(zhao)片(pian)。從照(zhao)(zhao)片(pian)可(ke)看出，三組樣品完(wan)成鹽(yan)霧試驗后(hou)(hou)，均發生不同程度(du)的腐蝕(shi)，其中(zhong)耐鹽(yan)霧腐蝕(shi)性能(neng)最佳的處(chu)(chu)理工(gong)藝是電(dian)化學處(chu)(chu)理，可(ke)有效地提高耐腐蝕(shi)性能(neng)。
3. 不銹鋼(gang)點蝕試驗
通過比較(jiao)316L不(bu)(bu)銹鋼(gang)在三種不(bu)(bu)同鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)條(tiao)件的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位與點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)質量損失(shi)，分(fen)析不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)(neng)。從表(biao)中可看出，電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(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)(shi)(shi)電(dian)位Es自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位Ez，說明電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)力最(zui)(zui)優(you)。不(bu)(bu)銹鋼(gang)三氯化(hua)(hua)(hua)鐵點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，浸泡(pao)試驗(yan)測試316L電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后表(biao)面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)量最(zui)(zui)少，耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)(neng)最(zui)(zui)強(qiang)。
4. 縫隙腐蝕試驗
表為(wei)自(zi)然鈍化(hua)、酸洗鈍化(hua)、電(dian)化(hua)學(xue)鈍化(hua)處理(li)后的縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)試驗后質量對比。從表中可(ke)看出，電(dian)化(hua)學(xue)鈍化(hua)耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)、酸洗鈍化(hua)耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)、自(zi)然鈍化(hua)耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)，說(shuo)明(ming)電(dian)化(hua)學(xue)鈍化(hua)工藝的耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)能力最(zui)優。
三、結語
浙江至德鋼業有限公司通過對316L不銹鋼表(biao)面(mian)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)的(de)(de)進行(xing)研究，并(bing)比(bi)較分析了自然鈍化(hua)(hua)、酸性(xing)(xing)鈍化(hua)(hua)和電(dian)化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)后不銹鋼的(de)(de)表(biao)面(mian)的(de)(de)耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)等(deng)性(xing)(xing)能(neng)(neng)，模擬(ni)不銹鋼表(biao)面(mian)處(chu)理(li)后的(de)(de)長期(qi)服(fu)役性(xing)(xing)能(neng)(neng)；通過藍(lan)點(dian)試(shi)驗、鹽(yan)霧試(shi)驗、點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位、縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)試(shi)驗，模擬(ni)進行(xing)長期(qi)服(fu)役性(xing)(xing)能(neng)(neng)測(ce)試(shi)，最終可明確工(gong)藝(yi)參(can)數為溶液(ye)0.1M硝酸，鈍化(hua)(hua)電(dian)位為0.3V，處(chu)理(li)時間為10分鐘的(de)(de)電(dian)化(hua)(hua)學處(chu)理(li)的(de)(de)不銹鋼管(guan)道各項(xiang)性(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。
