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(bu)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)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)重要元素(su)(su)(su),鉻與氧生(sheng)成氧化(hua)(hua)物,能(neng)(neng)(neng)夠(gou)阻止(zhi)侵蝕(shi)性(xing)離子(zi)的(de)(de)入侵,能(neng)(neng)(neng)夠(gou)提(ti)高鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)(de)穩定性(xing),提(ti)高點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位;鎳(nie)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)作用是改(gai)變(bian)材(cai)料(liao)的(de)(de)晶(jing)體結構(gou),使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)獲(huo)得(de)改(gai)善。同(tong)時(shi),在(zai)非氧化(hua)(hua)性(xing)介質(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong),不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)因(yin)鎳(nie)元素(su)(su)(su)的(de)(de)存(cun)在(zai),使(shi)其鈍(dun)化(hua)(hua)范圍增大,有(you)利于(yu)再鈍(dun)化(hua)(hua)。鉬可以提(ti)高不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)能(neng)(neng)(neng)力(li),也與氧生(sheng)成氧化(hua)(hua)物,存(cun)在(zai)于(yu)鈍(dun)化(hua)(hua)膜中(zhong)(zhong)(zhong),提(ti)高鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)(de)穩定性(xing)。硫、磷、碳等非金屬元素(su)(su)(su)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)所形成的(de)(de)夾雜(za)物降低了材(cai)料(liao)的(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。下面重點(dian)(dian)(dian)討論不(bu)銹(xiu)鋼(gang)微(wei)觀結構(gou)對(dui)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)影響,以文獻中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)失(shi)效管(guan)道(dao)為例(li)進行說明(ming)。


  不銹鋼管(guan)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,對母材(cai)、完(wan)整(zheng)的焊縫以及已經(jing)發生(sheng)腐蝕的焊縫取(qu)樣(yang),在金(jin)相(xiang)顯(xian)微鏡(jing)下觀(guan)察其結(jie)構(gou)組(zu)織(zhi),結(jie)果(guo)如圖2-4所(suo)(suo)示。圖2-4(a)為(wei)母材(cai)的金(jin)相(xiang)組(zu)織(zhi),奧氏(shi)體(ti)+孿晶。未(wei)發生(sheng)腐蝕的焊縫,其金(jin)相(xiang)組(zu)織(zhi)為(wei)正常的奧氏(shi)體(ti)十鐵素體(ti),如圖2-4(b)所(suo)(suo)示。但是,發生(sheng)腐蝕的焊縫,其微觀(guan)結(jie)構(gou)會(hui)產(chan)生(sheng)變化(hua),結(jie)構(gou)中存在很多馬氏(shi)體(ti),如圖2-4(c)所(suo)(suo)示。


4.jpg


  其(qi)次,對(dui)焊接部(bu)位(wei)(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)進行能譜(pu)分(fen)析,檢測位(wei)(wei)置沿圖2-5中標識的箭頭指(zhi)向。檢測區(qu)域包(bao)含三個,如(ru)圖2-5所示(shi),分(fen)別包(bao)含了母(mu)材(cai)(cai)(cai)、完成焊縫(feng)(feng)(feng)、已(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)焊縫(feng)(feng)(feng)部(bu)分(fen)的材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。掃描線1+2代(dai)(dai)表了腐(fu)蝕(shi)(shi)焊縫(feng)(feng)(feng)的材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao);3代(dai)(dai)表了腐(fu)蝕(shi)(shi)較輕部(bu)位(wei)(wei)的焊縫(feng)(feng)(feng)和母(mu)材(cai)(cai)(cai);4代(dai)(dai)表了正常焊縫(feng)(feng)(feng)和母(mu)材(cai)(cai)(cai)的材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),檢測結(jie)果(guo)如(ru)表2-1所示(shi)。通過(guo)與(yu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)規定成分(fen)對(dui)比發(fa)現,發(fa)生腐(fu)蝕(shi)(shi)部(bu)位(wei)(wei)的材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),其(qi)鉻(ge)、鎳含量降低。


5.jpg


  通過電(dian)化(hua)學實驗分析管材(cai)的耐腐蝕性能(neng)。通過取樣(yang)(yang),制(zhi)備成母材(cai)、完整焊縫(feng)、已腐蝕焊縫(feng)三(san)種工作電(dian)極(ji),利用動電(dian)位(wei)掃描法測量得到極(ji)化(hua)曲(qu)線(xian),結(jie)果如圖2-6所示。電(dian)化(hua)學實驗完成后,觀察試樣(yang)(yang)表面形貌,如圖2-7所示。


6.jpg7.jpg


  分析(xi)圖2-6中的(de)(de)(de)(de)(de)極化(hua)(hua)曲線發現:母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)、完(wan)整焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能相(xiang)近;與母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)、完(wan)整焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)極化(hua)(hua)曲線相(xiang)比較,已腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部(bu)(bu)分焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)較小、維鈍電流密度較大。根據鈍態材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能的(de)(de)(de)(de)(de)判斷依據可知,已腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部(bu)(bu)位(wei)焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性能較低。從實驗后材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)表面(mian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形貌來(lai)看(圖2-7),母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)、完(wan)整焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)只有(you)很少的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑,而(er)已腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部(bu)(bu)位(wei)焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)不但點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)數(shu)量多,而(er)且個別點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑的(de)(de)(de)(de)(de)面(mian)積較大。通過前面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀結(jie)構分析(xi)可知,在(zai)已腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)中發現了馬(ma)氏(shi)體(ti)組(zu)織,已有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)表明,馬(ma)氏(shi)體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)比奧氏(shi)體(ti)相(xiang)低,因(yin)此,馬(ma)氏(shi)體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)降低了金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性能。


  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(xiu)鋼腐蝕(shi)的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。