不銹鋼點蝕的影響因素包括材料、環境、應力、流場以及設備結構等多個方面,其中材料是抑制點(dian)蝕(shi)的根本原因。不銹鋼耐點蝕性能與材料的合金成分、金相組織、表面狀態以及表面夾雜物等都有關系。如前所述,不銹鋼表面含夾雜物的位置,是材料的薄弱環節,其耐點蝕性能大大降低,在腐蝕性介質中,一般夾雜物處會優先被破壞,引起點蝕。


 鉻是提(ti)高不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)重要元(yuan)素,鉻與氧(yang)生(sheng)成(cheng)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu),能(neng)夠阻止侵(qin)蝕(shi)性(xing)(xing)離(li)子的(de)(de)(de)(de)入侵(qin),能(neng)夠提(ti)高鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing),提(ti)高點(dian)蝕(shi)電位;鎳在不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)作用是改變材料的(de)(de)(de)(de)晶體結構(gou),使不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)獲得改善。同時,在非氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)介(jie)質中,不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中因(yin)鎳元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)存在,使其鈍(dun)(dun)化(hua)范圍增大,有利(li)于(yu)再鈍(dun)(dun)化(hua)。鉬可以(yi)提(ti)高不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)能(neng)力,也與氧(yang)生(sheng)成(cheng)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu),存在于(yu)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)中,提(ti)高鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)。硫、磷(lin)、碳(tan)等非金屬元(yuan)素在不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中所形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜物(wu)(wu)降低了(le)材料的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)。下面重點(dian)討論不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)微觀結構(gou)對(dui)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)影響,以(yi)文獻(xian)中的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)失效管道為(wei)例進(jin)行說明。


  不銹鋼管道(dao)材料為S30403,管內液體為貧胺液。其中,液體中SO2-4含量約為130~140g/L,Cl-含量約為20~60mg/kg,以及含有少量的SO2-3,pH約為4.5。管道運行不到2個月,就發現在管道連接處因點蝕而發生泄漏。為分析材料對點蝕材料耐點蝕性能的影響,進行了微觀組織觀察、成分檢測以及電化學實驗。


  首先(xian),對母(mu)材、完整的(de)(de)焊縫(feng)以(yi)及已經發生(sheng)腐蝕的(de)(de)焊縫(feng)取樣,在金(jin)相(xiang)顯(xian)微(wei)鏡下觀(guan)察(cha)其結(jie)構組織(zhi),結(jie)果如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)2-4所示(shi)。圖(tu)(tu)(tu)2-4(a)為(wei)母(mu)材的(de)(de)金(jin)相(xiang)組織(zhi),奧氏體(ti)+孿晶。未發生(sheng)腐蝕的(de)(de)焊縫(feng),其金(jin)相(xiang)組織(zhi)為(wei)正(zheng)常(chang)的(de)(de)奧氏體(ti)十鐵素體(ti),如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)2-4(b)所示(shi)。但是,發生(sheng)腐蝕的(de)(de)焊縫(feng),其微(wei)觀(guan)結(jie)構會(hui)產生(sheng)變化,結(jie)構中存在很多馬氏體(ti),如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)2-4(c)所示(shi)。


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  其(qi)次(ci),對(dui)焊(han)接(jie)部(bu)位(wei)材(cai)料(liao)進(jin)行能(neng)譜分析,檢測位(wei)置(zhi)沿圖(tu)2-5中標(biao)識的箭頭指向。檢測區域包(bao)(bao)含(han)(han)三個,如(ru)圖(tu)2-5所(suo)示,分別(bie)包(bao)(bao)含(han)(han)了(le)母(mu)(mu)材(cai)、完成(cheng)焊(han)縫(feng)、已(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)焊(han)縫(feng)部(bu)分的材(cai)料(liao)。掃(sao)描線(xian)1+2代表了(le)腐(fu)蝕(shi)(shi)焊(han)縫(feng)的材(cai)料(liao);3代表了(le)腐(fu)蝕(shi)(shi)較(jiao)輕部(bu)位(wei)的焊(han)縫(feng)和母(mu)(mu)材(cai);4代表了(le)正常焊(han)縫(feng)和母(mu)(mu)材(cai)的材(cai)料(liao),檢測結果如(ru)表2-1所(suo)示。通過與(yu)材(cai)料(liao)規定(ding)成(cheng)分對(dui)比發現,發生腐(fu)蝕(shi)(shi)部(bu)位(wei)的材(cai)料(liao),其(qi)鉻(ge)、鎳含(han)(han)量降低。


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  通(tong)過(guo)電(dian)化(hua)學實驗(yan)分析(xi)管材的耐(nai)腐蝕性能。通(tong)過(guo)取樣,制備成母材、完整焊(han)縫、已腐蝕焊(han)縫三(san)種(zhong)工作(zuo)電(dian)極,利用動電(dian)位掃(sao)描法(fa)測量(liang)得到(dao)極化(hua)曲線,結果如(ru)(ru)圖2-6所(suo)示。電(dian)化(hua)學實驗(yan)完成后,觀察試樣表面形貌(mao),如(ru)(ru)圖2-7所(suo)示。


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  分析(xi)圖2-6中(zhong)(zhong)的(de)(de)極化曲線發(fa)(fa)現:母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完(wan)(wan)整(zheng)焊(han)縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)相(xiang)近;與母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完(wan)(wan)整(zheng)焊(han)縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)極化曲線相(xiang)比較,已(yi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)部(bu)分焊(han)縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)較小、維鈍電(dian)流密(mi)度較大(da)。根據鈍態材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)的(de)(de)判斷依據可(ke)(ke)知,已(yi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)部(bu)位(wei)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)耐點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)較低。從實驗后材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)表(biao)(biao)面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)形貌(mao)來(lai)看(圖2-7),母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完(wan)(wan)整(zheng)焊(han)縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)表(biao)(biao)面只有很少的(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)坑,而已(yi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)部(bu)位(wei)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)表(biao)(biao)面不但點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)數量多,而且個別(bie)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)坑的(de)(de)面積(ji)較大(da)。通過(guo)前面的(de)(de)微觀結構(gou)分析(xi)可(ke)(ke)知,在(zai)(zai)已(yi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)焊(han)縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)(zhong)發(fa)(fa)現了馬(ma)氏(shi)體組織,已(yi)有的(de)(de)研究表(biao)(biao)明(ming),馬(ma)氏(shi)體相(xiang)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)比奧氏(shi)體相(xiang)低,因此(ci),馬(ma)氏(shi)體相(xiang)的(de)(de)存在(zai)(zai)降低了金(jin)屬的(de)(de)耐點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)。


  另外,受力狀態對點蝕的形成也有一定影響。存在應力的情況下,應力能夠提高金屬電化學活性、促進MnS等夾雜物的溶解,使點蝕優先在此處發生。材料表面的粗糙度也是影響不銹鋼(gang)腐蝕的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。