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。
核電廠不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管道(dao)多使用(yong)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)，工(gong)廠階(jie)段未進行鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理，工(gong)程(cheng)階(jie)段現場的(de)化(hua)(hua)(hua)學處理未能(neng)保(bao)證管道(dao)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。在特殊的(de)環境中(zhong)會(hui)發生(sheng)多種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，主要包含點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、電偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，各類(lei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)均影響管道(dao)服(fu)(fu)役性(xing)能(neng)，危害(hai)機組安全。采(cai)用(yong)表(biao)面鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理技術，可在不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面形成(cheng)致密的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜，形成(cheng)有(you)效的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)防護屏障。至(zhi)德鋼(gang)(gang)(gang)業對比316L奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管道(dao)電化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)技術與自然、酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)技術處理后(hou)對不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)差異，探究處理后(hou)服(fu)(fu)役性(xing)能(neng)。
一、試(shi)驗
本文采用某核(he)電管道用316L不(bu)銹鋼零(ling)件(jian)做(zuo)鈍化試樣(yang)，尺(chi)寸為50×30×12mm，其表面(mian)狀態為自然鈍化條(tiao)件(jian)，酸洗鈍化條(tiao)件(jian)，電化學鈍化條(tiao)件(jian)。鈍化后(hou)分(fen)別加工成不(bu)同尺(chi)寸試樣(yang)進行研究。
1. 不銹鋼表(biao)面處理
不銹鋼(gang)表面(mian)(mian)粗糙度(du)影響鈍化(hua)膜耐(nai)蝕(shi)性能，不同不銹鋼(gang)臨界點蝕(shi)溫度(du)與表面(mian)(mian)粗糙度(du)有相關(guan)性。為保證加工表面(mian)(mian)一致，本(ben)文中將采用機械加工處理不銹鋼(gang)表面(mian)(mian)，水(shui)洗除油后，并用砂紙拋光(guang)打磨，表面(mian)(mian)呈光(guang)亮狀態待用。
a. 自然(ran)鈍化
放置于不含氯離子的空氣中(zhong)若干小時，待(dai)表(biao)面變成銀白(bai)色時取出。
b. 酸洗鈍化
酸(suan)(suan)洗(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)主要(yao)包括如下步(bu)驟(zou)：水(shui)洗(xi)—酸(suan)(suan)洗(xi)—水(shui)洗(xi)—除(chu)掛灰(hui)(hui)—水(shui)洗(xi)—鈍化(hua)(hua)(hua)—水(shui)洗(xi)—中和(he)—水(shui)洗(xi)—干(gan)燥(zao)—除(chu)氫(qing)。（1）試樣采(cai)用浸洗(xi)的方法浸洗(xi)酸(suan)(suan)洗(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)；（2）為(wei)了(le)去除(chu)不銹鋼酸(suan)(suan)洗(xi)后殘留(liu)的一層掛灰(hui)(hui)，采(cai)用電化(hua)(hua)(hua)學(xue)除(chu)掛灰(hui)(hui)法。即用電化(hua)(hua)(hua)學(xue)除(chu)油(you)槽，進(jin)行(xing)陽(yang)極(ji)處理。陽(yang)極(ji)電流密度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用熱的蒸餾水(shui)清洗(xi)2～3次，再用熱的20%～50%硫酸(suan)(suan)鈉溶(rong)液浸洗(xi)；（4）所有316L不銹鋼在酸(suan)(suan)洗(xi)后應在空氣循環爐(lu)內于180～200℃進(jin)行(xing)除(chu)氫(qing)處理2～3h，防止氫(qing)脆(cui)。
c. 電化學鈍化
電(dian)(dian)(dian)(dian)化學鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)的試驗過程(cheng)為(wei)(wei)：水(shui)洗→電(dian)(dian)(dian)(dian)化學鈍(dun)化→水(shui)洗→堿(jian)液(ye)中和→水(shui)洗。不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)系統(tong)由參(can)比電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)、輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)、工作電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)構成三電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)體系。其中溶液(ye)選(xuan)擇(ze)0.1M硝酸，設置(zhi)不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)處(chu)(chu)理(li)儀鈍(dun)化電(dian)(dian)(dian)(dian)位為(wei)(wei)0.3V，鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)時間(jian)為(wei)(wei)10分鐘，并以待處(chu)(chu)理(li)的不(bu)銹鋼工件為(wei)(wei)工作電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)自動施加適當電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，完成不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)的鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)。
2. 性能檢測(ce)
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. 鹽霧試驗
將氯化(hua)(hua)鈉溶(rong)(rong)于(yu)電(dian)導(dao)率(lv)不(bu)超過20μS/cm的去(qu)離子水中(zhong)，濃度為(wei)50g/L±5g/L，相當于(yu)5%的氯化(hua)(hua)鈉溶(rong)(rong)液，用(yong)酸度計測量(liang)氯化(hua)(hua)鈉溶(rong)(rong)液的pH值，pH值在6.5～7.2之間；將實驗(yan)(yan)放(fang)入鹽(yan)霧(wu)箱內(nei)，試驗(yan)(yan)面(mian)與垂直方向一(yi)般成20°，試驗(yan)(yan)周期為(wei)720小時，持續(xu)噴霧(wu)。試驗(yan)(yan)中(zhong)將腐蝕后的試樣先用(yong)棉簽清洗表面(mian)的腐蝕產物(wu)，再(zai)用(yong)超聲波清洗10分鐘，以及去(qu)離子水清洗。
c. 不銹鋼點蝕電位試(shi)驗
點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)是(shi)(shi)鈍化(hua)膜開始發生(sheng)擊穿破壞(huai)的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)，是(shi)(shi)不銹鋼重要的電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)指標。陽極(ji)極(ji)化(hua)曲線的測(ce)量使用動(dong)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)測(ce)量方法，采用三電(dian)(dian)(dian)極(ji)兩(liang)回路(lu)體系，試(shi)驗介質根(gen)據需(xu)要使用3.5%氯化(hua)鈉溶(rong)液，參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)為飽和甘(gan)汞電(dian)(dian)(dian)極(ji)（SCE），輔(fu)助(zhu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)為表面(mian)積4cm2的貴金屬(shu)鉑(bo)片(pian)，研究電(dian)(dian)(dian)極(ji)為環氧(yang)樹脂(zhi)封(feng)(feng)裝(zhuang)的圓形316L不銹鋼試(shi)片(pian)，試(shi)片(pian)直徑為11.3mm（表面(mian)積為1cm2），用環氧(yang)樹脂(zhi)封(feng)(feng)裝(zhuang)。掃描速率為20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)流密度達到(dao)0.4mA/cm2時停止試(shi)驗，以陽極(ji)極(ji)化(hua)曲線上對應電(dian)(dian)(dian)流密度10μA/cm2的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)中(zhong)最正的電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)值為點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)。試(shi)驗溫度30±1℃，通(tong)過恒溫水(shui)浴(yu)鍋控制(zhi)[2]。
d. 三氯化鐵點腐蝕(shi)與縫隙腐蝕(shi)試(shi)驗
參考GB/T 17897-2016《金屬和合金的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼三(san)(san)氯(lv)化(hua)鐵點腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)》，通過浸(jin)泡(pao)試(shi)(shi)驗(yan)測試(shi)(shi)316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼在(zai)三(san)(san)種不(bu)(bu)同鈍化(hua)條(tiao)件的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)情(qing)況。參考GB/T 10127-2002《不(bu)(bu)銹(xiu)鋼三(san)(san)氯(lv)化(hua)鐵縫(feng)隙試(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)》。試(shi)(shi)驗(yan)采用6%FeCl3溶(rong)液，試(shi)(shi)驗(yan)溫度為35±1℃，將試(shi)(shi)樣(yang)放到溶(rong)液中的(de)支架上(shang)，連(lian)續浸(jin)泡(pao)24h取出，試(shi)(shi)驗(yan)過程中容器要蓋嚴，防止溶(rong)液蒸發。試(shi)(shi)驗(yan)結束后，清除試(shi)(shi)樣(yang)上(shang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物，清洗烘(hong)干(gan)，晾置1天后，用分析天平稱量失重后的(de)試(shi)(shi)樣(yang)質量。
二(er)、實驗結果以及分(fen)析
1. 藍點法(fa)檢(jian)測(ce)成膜(mo)致密度
三組不銹(xiu)鋼表面呈均勻(yun)的(de)銀白色(se)，沒(mei)有明顯的(de)腐(fu)蝕痕跡(ji)，無(wu)顏色(se)不均勻(yun)的(de)斑痕。用酚酞試紙檢查殘(can)液的(de)pH值，呈中性。用3mL 65%硝酸(suan)+1g鐵(tie)氰化(hua)鉀配置(zhi)成(cheng)100mL檢驗試劑，將浸過試劑的(de)濾紙貼附在鈍化(hua)區，30秒內未出現藍點，鈍化(hua)合格(ge)。
2. 鹽霧試驗
圖(tu)中a、b、c分別為化(hua)、酸洗鈍(dun)化(hua)、電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)處(chu)理后(hou)進行鹽霧(wu)試驗后(hou)的(de)照片(pian)。從照片(pian)可看出(chu)，三組樣(yang)品完成鹽霧(wu)試驗后(hou)，均發生不同(tong)程度的(de)腐(fu)蝕，其中耐鹽霧(wu)腐(fu)蝕性(xing)能最(zui)佳的(de)處(chu)理工藝是(shi)電(dian)化(hua)學(xue)處(chu)理，可有效地提高耐腐(fu)蝕性(xing)能。
3. 不銹鋼點蝕試驗
通過比較316L不銹鋼(gang)在(zai)三(san)種不同鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)條件(jian)的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)與點(dian)腐蝕(shi)(shi)質(zhi)量損(sun)失，分(fen)析不銹鋼(gang)的耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。從表中可(ke)看出(chu)，電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)工藝(yi)(yi)(yi)的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)Ed酸洗(xi)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)工藝(yi)(yi)(yi)的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)Es自然鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)Ez，說明(ming)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)工藝(yi)(yi)(yi)的耐點(dian)蝕(shi)(shi)能(neng)力(li)最優。不銹鋼(gang)三(san)氯化(hua)鐵點(dian)腐蝕(shi)(shi)，浸泡試驗測試316L電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)處理(li)后表面腐蝕(shi)(shi)量最少，耐點(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)最強。
4. 縫隙腐蝕試驗
表(biao)為自然(ran)鈍化(hua)(hua)(hua)、酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)、電化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)處(chu)理后的(de)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)試驗后質量對比。從表(biao)中可看出(chu)，電化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)性(xing)、酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)性(xing)、自然(ran)鈍化(hua)(hua)(hua)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)性(xing)，說明電化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝的(de)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)能力(li)最優。
三(san)、結語
浙(zhe)江至(zhi)德鋼業(ye)有(you)限(xian)公(gong)司通過對316L不銹(xiu)鋼表面(mian)(mian)處(chu)(chu)理工藝的(de)(de)進行(xing)研究，并比較分析了(le)自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)、酸性鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)和電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)后(hou)不銹(xiu)鋼的(de)(de)表面(mian)(mian)的(de)(de)耐腐(fu)蝕性等性能，模擬不銹(xiu)鋼表面(mian)(mian)處(chu)(chu)理后(hou)的(de)(de)長期服(fu)役性能；通過藍(lan)點試驗(yan)、鹽霧(wu)試驗(yan)、點蝕電(dian)位(wei)、縫隙腐(fu)蝕試驗(yan)，模擬進行(xing)長期服(fu)役性能測(ce)試，最終可明確工藝參數為溶液0.1M硝(xiao)酸，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)電(dian)位(wei)為0.3V，處(chu)(chu)理時間為10分鐘(zhong)的(de)(de)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)處(chu)(chu)理的(de)(de)不銹(xiu)鋼管(guan)道各項性能優異。
