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(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(chang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)道多使用(yong)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，工(gong)廠(chang)階段未進(jin)行鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處理，工(gong)程階段現(xian)場的化(hua)(hua)學處理未能(neng)(neng)保證管(guan)道的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。在特(te)殊的環境(jing)中會發生多種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，主(zhu)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)和應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，各類腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)均影(ying)響(xiang)管(guan)道服役性(xing)(xing)能(neng)(neng)，危害機組安全。采用(yong)表面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處理技(ji)術，可(ke)在不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)表面形(xing)成(cheng)(cheng)致密的鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜，形(xing)成(cheng)(cheng)有效的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)防護(hu)屏障。至德鋼(gang)(gang)業(ye)對比316L奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)道電(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)技(ji)術與自(zi)然(ran)、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)技(ji)術處理后對不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)差異，探究處理后服役性(xing)(xing)能(neng)(neng)。
一、試驗
本文采用某核(he)電(dian)管道(dao)用316L不(bu)銹鋼零件(jian)做(zuo)鈍化(hua)(hua)試樣，尺寸為50×30×12mm，其表面狀態為自(zi)然鈍化(hua)(hua)條件(jian)，酸洗鈍化(hua)(hua)條件(jian)，電(dian)化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)條件(jian)。鈍化(hua)(hua)后分別(bie)加(jia)工成不(bu)同尺寸試樣進行(xing)研究。
1. 不銹鋼表面處理
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面粗糙(cao)度影響鈍(dun)化膜耐蝕性能，不(bu)(bu)同不(bu)(bu)銹(xiu)鋼臨界(jie)點(dian)蝕溫度與(yu)表(biao)(biao)面粗糙(cao)度有相關性。為保證(zheng)加工(gong)表(biao)(biao)面一致(zhi)，本文中將采(cai)用(yong)機械加工(gong)處理(li)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面，水洗除油后，并用(yong)砂(sha)紙拋光(guang)打磨，表(biao)(biao)面呈光(guang)亮狀態待用(yong)。
a. 自然鈍化
放置于不含氯離子的空氣(qi)中若干小時，待表面變成銀白(bai)色時取出。
b. 酸洗鈍化
酸(suan)洗(xi)鈍化(hua)主要包括如下步(bu)驟：水(shui)洗(xi)—酸(suan)洗(xi)—水(shui)洗(xi)—除掛(gua)灰(hui)—水(shui)洗(xi)—鈍化(hua)—水(shui)洗(xi)—中和—水(shui)洗(xi)—干燥—除氫。（1）試(shi)樣(yang)采用浸洗(xi)的(de)方(fang)法浸洗(xi)酸(suan)洗(xi)鈍化(hua)；（2）為了(le)去除不銹鋼酸(suan)洗(xi)后(hou)殘留的(de)一(yi)層掛(gua)灰(hui)，采用電(dian)化(hua)學(xue)(xue)除掛(gua)灰(hui)法。即(ji)用電(dian)化(hua)學(xue)(xue)除油槽，進行陽極處(chu)(chu)理。陽極電(dian)流(liu)密度3～5A/dm2，時間(jian)5～10min；（3）用熱的(de)蒸餾水(shui)清洗(xi)2～3次(ci)，再用熱的(de)20%～50%硫(liu)酸(suan)鈉溶液浸洗(xi)；（4）所有(you)316L不銹鋼在酸(suan)洗(xi)后(hou)應在空(kong)氣(qi)循環爐內(nei)于180～200℃進行除氫處(chu)(chu)理2～3h，防止(zhi)氫脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)化(hua)學鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)試驗過程(cheng)為(wei)(wei)：水(shui)洗→電(dian)化(hua)學鈍化(hua)→水(shui)洗→堿液(ye)(ye)中和→水(shui)洗。不(bu)銹鋼表面電(dian)化(hua)學鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)系(xi)統由參比電(dian)極(ji)(ji)(ji)、輔助電(dian)極(ji)(ji)(ji)、工(gong)作電(dian)極(ji)(ji)(ji)構成三電(dian)極(ji)(ji)(ji)體系(xi)。其中溶(rong)液(ye)(ye)選擇0.1M硝(xiao)酸，設(she)置不(bu)銹鋼表面處(chu)(chu)理(li)(li)(li)儀鈍化(hua)電(dian)位(wei)為(wei)(wei)0.3V，鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)時間為(wei)(wei)10分鐘，并(bing)以待處(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)不(bu)銹鋼工(gong)件為(wei)(wei)工(gong)作電(dian)極(ji)(ji)(ji)自(zi)動施(shi)加(jia)適當(dang)電(dian)流，完成不(bu)銹鋼表面的(de)鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)。
2. 性能檢(jian)測
a. 藍點(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(wu)試驗
將氯化鈉(na)溶于電導(dao)率(lv)不超(chao)過(guo)20μS/cm的(de)(de)去離(li)子(zi)水中(zhong)，濃度為50g/L±5g/L，相當于5%的(de)(de)氯化鈉(na)溶液，用(yong)酸度計(ji)測量氯化鈉(na)溶液的(de)(de)pH值，pH值在(zai)6.5～7.2之間；將實(shi)驗(yan)放入(ru)鹽霧箱(xiang)內，試(shi)驗(yan)面與垂直方向一般成20°，試(shi)驗(yan)周(zhou)期(qi)為720小時，持續噴霧。試(shi)驗(yan)中(zhong)將腐蝕(shi)后(hou)的(de)(de)試(shi)樣先(xian)用(yong)棉簽清洗表面的(de)(de)腐蝕(shi)產(chan)物(wu)，再(zai)用(yong)超(chao)聲波清洗10分鐘，以及(ji)去離(li)子(zi)水清洗。
c. 不銹鋼點(dian)蝕電位試驗
點蝕(shi)電(dian)(dian)位是(shi)鈍化(hua)(hua)膜(mo)開(kai)始發生擊穿破壞的(de)電(dian)(dian)位，是(shi)不(bu)銹鋼(gang)(gang)重要的(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學性能指標。陽(yang)極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線的(de)測(ce)量(liang)(liang)使用(yong)(yong)動電(dian)(dian)位測(ce)量(liang)(liang)方法，采用(yong)(yong)三電(dian)(dian)極(ji)(ji)兩(liang)回路體系，試(shi)驗(yan)(yan)介質根據需要使用(yong)(yong)3.5%氯化(hua)(hua)鈉溶(rong)液，參比電(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)飽(bao)和甘(gan)汞電(dian)(dian)極(ji)(ji)（SCE），輔(fu)助電(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)表面積4cm2的(de)貴金(jin)屬鉑片，研(yan)究電(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)環氧樹脂封裝(zhuang)的(de)圓形316L不(bu)銹鋼(gang)(gang)試(shi)片，試(shi)片直徑為(wei)(wei)11.3mm（表面積為(wei)(wei)1cm2），用(yong)(yong)環氧樹脂封裝(zhuang)。掃描速率為(wei)(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)流(liu)密度達(da)到0.4mA/cm2時停止試(shi)驗(yan)(yan)，以陽(yang)極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲(qu)(qu)線上(shang)對應電(dian)(dian)流(liu)密度10μA/cm2的(de)電(dian)(dian)位中最(zui)正的(de)電(dian)(dian)位值為(wei)(wei)點蝕(shi)電(dian)(dian)位。試(shi)驗(yan)(yan)溫度30±1℃，通過恒溫水浴(yu)鍋控制[2]。
d. 三(san)氯化鐵點腐(fu)蝕與縫(feng)隙腐(fu)蝕試(shi)驗
參(can)考(kao)(kao)GB/T 17897-2016《金屬和合金的(de)(de)腐蝕(shi)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)三(san)氯化(hua)(hua)鐵點腐蝕(shi)試驗方法(fa)》，通過浸(jin)泡(pao)試驗測試316L不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在三(san)種不同鈍化(hua)(hua)條(tiao)件的(de)(de)腐蝕(shi)情(qing)況。參(can)考(kao)(kao)GB/T 10127-2002《不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)三(san)氯化(hua)(hua)鐵縫隙試驗方法(fa)》。試驗采用6%FeCl3溶(rong)液(ye)，試驗溫(wen)度為35±1℃，將試樣放到溶(rong)液(ye)中的(de)(de)支架上(shang)，連(lian)續浸(jin)泡(pao)24h取(qu)出，試驗過程中容器要蓋嚴，防止溶(rong)液(ye)蒸發。試驗結束后(hou)，清(qing)除試樣上(shang)的(de)(de)腐蝕(shi)產物，清(qing)洗烘(hong)干(gan)，晾置1天后(hou)，用分析天平稱(cheng)量失重后(hou)的(de)(de)試樣質量。
二、實驗結(jie)果(guo)以及分析
1. 藍點法檢(jian)測成膜致密度
三組不銹鋼表面呈(cheng)均(jun)勻的(de)銀(yin)白色(se)，沒有明顯的(de)腐蝕痕(hen)跡(ji)，無顏色(se)不均(jun)勻的(de)斑痕(hen)。用(yong)酚酞(tai)試(shi)紙檢查殘液的(de)pH值(zhi)，呈(cheng)中(zhong)性。用(yong)3mL 65%硝(xiao)酸+1g鐵氰化(hua)鉀配置成100mL檢驗試(shi)劑，將浸過試(shi)劑的(de)濾紙貼(tie)附在鈍(dun)化(hua)區(qu)，30秒內未出現藍(lan)點，鈍(dun)化(hua)合格。
2. 鹽霧試驗(yan)
圖中(zhong)a、b、c分別為(wei)化、酸洗(xi)鈍(dun)化、電化學鈍(dun)化處理后進行鹽(yan)霧試驗(yan)(yan)后的(de)照片。從照片可看出(chu)，三組樣品完成鹽(yan)霧試驗(yan)(yan)后，均發生不(bu)同程(cheng)度的(de)腐蝕(shi)，其中(zhong)耐(nai)鹽(yan)霧腐蝕(shi)性能最佳的(de)處理工藝(yi)是(shi)電化學處理，可有效(xiao)地(di)提高耐(nai)腐蝕(shi)性能。
3. 不(bu)銹鋼點蝕試驗
通過比較(jiao)316L不銹鋼(gang)在三種不同鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)條件的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電位(wei)(wei)與點(dian)(dian)(dian)(dian)腐蝕質(zhi)量(liang)損失，分析不銹鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)腐蝕性能(neng)。從表中可看出，電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電位(wei)(wei)Ed酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電位(wei)(wei)Es自然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電位(wei)(wei)Ez，說明(ming)電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕能(neng)力(li)最優。不銹鋼(gang)三氯(lv)化(hua)(hua)鐵點(dian)(dian)(dian)(dian)腐蝕，浸泡試(shi)驗測試(shi)316L電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處理后表面腐蝕量(liang)最少，耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕性能(neng)最強。
4. 縫隙腐(fu)蝕試驗(yan)
表(biao)為自(zi)然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、電(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處理后(hou)的縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗后(hou)質(zhi)量(liang)對比。從表(biao)中可(ke)看出，電(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)、自(zi)然(ran)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)，說明電(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝(yi)的耐(nai)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力最(zui)優。
三、結(jie)語(yu)
浙(zhe)江至德鋼業有(you)限(xian)公司通過(guo)對316L不(bu)(bu)銹鋼表面處(chu)理(li)(li)工藝的(de)進行研(yan)究，并(bing)比較分析(xi)了自然鈍化(hua)(hua)(hua)、酸性(xing)鈍化(hua)(hua)(hua)和(he)電化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)后不(bu)(bu)銹鋼的(de)表面的(de)耐腐蝕性(xing)等性(xing)能(neng)，模擬不(bu)(bu)銹鋼表面處(chu)理(li)(li)后的(de)長(chang)期(qi)服役性(xing)能(neng)；通過(guo)藍點試(shi)驗(yan)、鹽霧試(shi)驗(yan)、點蝕電位、縫隙腐蝕試(shi)驗(yan)，模擬進行長(chang)期(qi)服役性(xing)能(neng)測試(shi)，最終可明(ming)確工藝參數(shu)為溶液0.1M硝(xiao)酸，鈍化(hua)(hua)(hua)電位為0.3V，處(chu)理(li)(li)時間為10分鐘的(de)電化(hua)(hua)(hua)學處(chu)理(li)(li)的(de)不(bu)(bu)銹鋼管道各(ge)項性(xing)能(neng)優異。
