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,不銹(xiu)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)高不銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)元(yuan)素,鉻與氧(yang)生成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)物,能(neng)夠阻止侵蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)離子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入侵,能(neng)夠提(ti)高鈍化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),提(ti)高點蝕(shi)(shi)電(dian)位;鎳在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用是改(gai)變材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶體結構,使不銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)獲得改(gai)善。同時,在(zai)(zai)非(fei)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)介(jie)質中(zhong),不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)因鎳元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai),使其鈍化(hua)(hua)范圍增大,有(you)利(li)于(yu)再鈍化(hua)(hua)。鉬(mu)可(ke)以(yi)提(ti)高不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)能(neng)力,也(ye)與氧(yang)生成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)物,存在(zai)(zai)于(yu)鈍化(hua)(hua)膜中(zhong),提(ti)高鈍化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)。硫、磷、碳等非(fei)金屬元(yuan)素在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)所形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾雜物降低了(le)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。下面重點討論不銹(xiu)鋼(gang)微觀結構對點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang),以(yi)文(wen)獻中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)(shi)失效(xiao)管道為例(li)進行說明(ming)。


  不銹鋼管道材料為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、完整的(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)以(yi)及已經(jing)發(fa)生腐蝕的(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)取(qu)樣,在金相(xiang)顯微鏡(jing)下(xia)觀(guan)察(cha)其(qi)結構(gou)組織,結果如圖(tu)2-4所示。圖(tu)2-4(a)為(wei)母材的(de)金相(xiang)組織,奧氏體+孿晶。未發(fa)生腐蝕的(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng),其(qi)金相(xiang)組織為(wei)正常的(de)奧氏體十(shi)鐵素體,如圖(tu)2-4(b)所示。但是,發(fa)生腐蝕的(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng),其(qi)微觀(guan)結構(gou)會產生變化(hua),結構(gou)中存在很多馬氏體,如圖(tu)2-4(c)所示。


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  其次,對焊(han)(han)接部(bu)(bu)位(wei)(wei)材料(liao)進行能譜分析,檢(jian)測位(wei)(wei)置沿圖2-5中標識的(de)箭頭指向。檢(jian)測區域包(bao)含(han)三個,如圖2-5所(suo)(suo)示(shi)(shi),分別包(bao)含(han)了(le)母材、完成焊(han)(han)縫、已腐蝕焊(han)(han)縫部(bu)(bu)分的(de)材料(liao)。掃描線1+2代表(biao)了(le)腐蝕焊(han)(han)縫的(de)材料(liao);3代表(biao)了(le)腐蝕較(jiao)輕部(bu)(bu)位(wei)(wei)的(de)焊(han)(han)縫和(he)母材;4代表(biao)了(le)正常焊(han)(han)縫和(he)母材的(de)材料(liao),檢(jian)測結(jie)果如表(biao)2-1所(suo)(suo)示(shi)(shi)。通過與(yu)材料(liao)規定成分對比(bi)發現,發生腐蝕部(bu)(bu)位(wei)(wei)的(de)材料(liao),其鉻、鎳含(han)量降低。


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  通過電化學實驗分(fen)析管材(cai)的耐腐蝕性能。通過取樣,制(zhi)備成(cheng)母材(cai)、完(wan)整焊縫、已腐蝕焊縫三種工作(zuo)電極,利用(yong)動電位掃描法測量得到極化曲線,結果如圖(tu)(tu)2-6所示。電化學實驗完(wan)成(cheng)后,觀(guan)察試樣表面(mian)形貌,如圖(tu)(tu)2-7所示。


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  分析(xi)圖2-6中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極化(hua)(hua)曲線(xian)發現:母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完整(zheng)焊縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)相(xiang)近;與母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完整(zheng)焊縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)極化(hua)(hua)曲線(xian)相(xiang)比較,已腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部分焊縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)較小、維鈍電流密度較大。根據(ju)鈍態材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)判斷依據(ju)可知,已腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部位(wei)焊接(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)較低。從實驗后(hou)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)表面腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)貌(mao)來看(圖2-7),母材(cai)(cai)(cai)(cai)、完整(zheng)焊縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面只有很(hen)少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑,而已腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)部位(wei)焊接(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面不但點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)數(shu)量多,而且個別(bie)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)面積(ji)較大。通過前面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微觀結構分析(xi)可知,在已腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)焊縫(feng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)中發現了馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)組織,已有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究表明,馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)比奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)低,因此,馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在降低了金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(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腐蝕的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。