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)(dian)廠(chang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)道(dao)(dao)多(duo)使用奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，工廠(chang)階段(duan)未進(jin)行鈍(dun)化處(chu)理，工程階段(duan)現場的(de)化學(xue)(xue)處(chu)理未能(neng)(neng)保(bao)證(zheng)管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)。在特殊的(de)環境中(zhong)會發(fa)生多(duo)種腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，主要包含點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、電(dian)(dian)偶腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，各(ge)類(lei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)均影響(xiang)管(guan)(guan)道(dao)(dao)服役性(xing)能(neng)(neng)，危害機組安全。采用表(biao)面鈍(dun)化處(chu)理技術(shu)，可在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面形(xing)成(cheng)致密的(de)鈍(dun)化膜，形(xing)成(cheng)有效的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)防護屏障。至(zhi)德鋼(gang)(gang)業對(dui)比316L奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)道(dao)(dao)電(dian)(dian)化學(xue)(xue)鈍(dun)化技術(shu)與自然、酸洗鈍(dun)化技術(shu)處(chu)理后對(dui)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)差異，探究處(chu)理后服役性(xing)能(neng)(neng)。
一(yi)、試驗
本文采用(yong)某核電(dian)管(guan)道用(yong)316L不(bu)銹(xiu)鋼零(ling)件(jian)做鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)試樣(yang)，尺寸(cun)為50×30×12mm，其(qi)表面狀態為自然鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)條(tiao)件(jian)，酸洗鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)條(tiao)件(jian)，電(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)條(tiao)件(jian)。鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)后分別加工成不(bu)同(tong)尺寸(cun)試樣(yang)進行研究(jiu)。
1. 不(bu)銹(xiu)鋼表面處(chu)理
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度(du)影(ying)響鈍化膜(mo)耐蝕(shi)(shi)性能(neng)，不(bu)同不(bu)銹(xiu)鋼(gang)臨界點蝕(shi)(shi)溫度(du)與(yu)表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度(du)有相關性。為保證加工表(biao)面(mian)(mian)一致，本文(wen)中將采用機械加工處理不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)，水(shui)洗除油(you)后，并用砂紙(zhi)拋光打磨，表(biao)面(mian)(mian)呈光亮狀(zhuang)態待用。
a. 自然鈍化
放置于不含氯離(li)子的空氣中若干小時，待(dai)表面變成(cheng)銀(yin)白色時取出。
b. 酸洗(xi)鈍(dun)化
酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)鈍(dun)化主(zhu)要包括如(ru)下步驟：水(shui)(shui)洗(xi)(xi)—酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)—除掛(gua)灰—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)—鈍(dun)化—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)—中(zhong)和(he)—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)—干燥—除氫(qing)。（1）試(shi)樣采(cai)用浸(jin)洗(xi)(xi)的(de)方法浸(jin)洗(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)鈍(dun)化；（2）為了去除不(bu)銹(xiu)鋼(gang)酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)后殘留的(de)一層(ceng)掛(gua)灰，采(cai)用電(dian)化學除掛(gua)灰法。即用電(dian)化學除油(you)槽，進行陽(yang)極處(chu)理。陽(yang)極電(dian)流(liu)密度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用熱的(de)蒸餾水(shui)(shui)清洗(xi)(xi)2～3次，再用熱的(de)20%～50%硫酸(suan)(suan)(suan)鈉溶(rong)液浸(jin)洗(xi)(xi)；（4）所(suo)有316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在酸(suan)(suan)(suan)洗(xi)(xi)后應在空氣循環(huan)爐內于180～200℃進行除氫(qing)處(chu)理2～3h，防止氫(qing)脆。
c. 電化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)
電(dian)(dian)化學鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)的試驗(yan)過程為(wei)：水(shui)洗(xi)(xi)→電(dian)(dian)化學鈍(dun)化→水(shui)洗(xi)(xi)→堿(jian)液(ye)中和(he)→水(shui)洗(xi)(xi)。不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面電(dian)(dian)化學鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)系(xi)統由參比電(dian)(dian)極(ji)、輔助電(dian)(dian)極(ji)、工(gong)作電(dian)(dian)極(ji)構(gou)成三電(dian)(dian)極(ji)體系(xi)。其中溶液(ye)選擇0.1M硝酸，設置不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面處(chu)(chu)理(li)儀鈍(dun)化電(dian)(dian)位為(wei)0.3V，鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)時間為(wei)10分鐘，并以待(dai)處(chu)(chu)理(li)的不銹鋼(gang)(gang)工(gong)件為(wei)工(gong)作電(dian)(dian)極(ji)自動施加(jia)適當電(dian)(dian)流，完成不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面的鈍(dun)化處(chu)(chu)理(li)。
2. 性(xing)能檢(jian)測
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(shi)驗
將(jiang)氯化(hua)鈉(na)溶(rong)于電導率不超過20μS/cm的(de)去離子(zi)水中，濃度為(wei)50g/L±5g/L，相當于5%的(de)氯化(hua)鈉(na)溶(rong)液，用酸度計測量氯化(hua)鈉(na)溶(rong)液的(de)pH值，pH值在6.5～7.2之間；將(jiang)實驗(yan)放入鹽霧箱(xiang)內，試驗(yan)面與垂直方向(xiang)一(yi)般成20°，試驗(yan)周期(qi)為(wei)720小時(shi)，持續(xu)噴霧。試驗(yan)中將(jiang)腐蝕后的(de)試樣(yang)先用棉簽清洗表面的(de)腐蝕產物，再用超聲波清洗10分鐘(zhong)，以及去離子(zi)水清洗。
c. 不銹鋼(gang)點蝕電位試驗
點蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)是鈍(dun)化(hua)(hua)膜開始(shi)發生擊穿破壞的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)，是不銹鋼重(zhong)要的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)性能指(zhi)標。陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)的(de)(de)測(ce)量(liang)使用動電(dian)(dian)(dian)位(wei)測(ce)量(liang)方(fang)法，采用三(san)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)兩回路體系，試(shi)驗介質根據需要使用3.5%氯化(hua)(hua)鈉溶液，參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)飽和甘汞(gong)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)（SCE），輔(fu)助電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)表面積(ji)4cm2的(de)(de)貴金屬(shu)鉑片，研究電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)環氧樹脂(zhi)封裝的(de)(de)圓形316L不銹鋼試(shi)片，試(shi)片直徑(jing)為(wei)(wei)(wei)11.3mm（表面積(ji)為(wei)(wei)(wei)1cm2），用環氧樹脂(zhi)封裝。掃描速率為(wei)(wei)(wei)20mV/min，當(dang)電(dian)(dian)(dian)流密度達到0.4mA/cm2時停止試(shi)驗，以(yi)陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲線(xian)(xian)上對應(ying)電(dian)(dian)(dian)流密度10μA/cm2的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)中最正的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位(wei)值為(wei)(wei)(wei)點蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)。試(shi)驗溫(wen)度30±1℃，通過恒(heng)溫(wen)水浴鍋(guo)控制(zhi)[2]。
d. 三(san)氯(lv)化鐵點腐(fu)蝕與縫隙腐(fu)蝕試驗(yan)
參(can)(can)考GB/T 17897-2016《金屬和合金的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)不銹鋼(gang)三氯化鐵(tie)點腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)》，通過浸(jin)泡(pao)試(shi)驗(yan)測試(shi)316L不銹鋼(gang)在三種不同鈍化條件的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)情況。參(can)(can)考GB/T 10127-2002《不銹鋼(gang)三氯化鐵(tie)縫隙(xi)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)》。試(shi)驗(yan)采用(yong)6%FeCl3溶(rong)液，試(shi)驗(yan)溫度為35±1℃，將試(shi)樣(yang)(yang)放到溶(rong)液中的(de)(de)支(zhi)架上(shang)，連續浸(jin)泡(pao)24h取出，試(shi)驗(yan)過程中容(rong)器要蓋嚴，防止溶(rong)液蒸(zheng)發。試(shi)驗(yan)結束后，清除試(shi)樣(yang)(yang)上(shang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物，清洗烘干(gan)，晾(liang)置1天后，用(yong)分析天平稱量失(shi)重后的(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)質量。
二、實驗結果以及分析
1. 藍點(dian)法(fa)檢(jian)測成膜(mo)致密度
三組不銹(xiu)鋼表面呈(cheng)(cheng)均勻的銀白(bai)色，沒有明顯的腐蝕痕(hen)跡(ji)，無顏色不均勻的斑痕(hen)。用(yong)酚酞試(shi)紙檢查殘液的pH值，呈(cheng)(cheng)中性。用(yong)3mL 65%硝酸+1g鐵氰化(hua)鉀配置成100mL檢驗試(shi)劑(ji)，將浸過試(shi)劑(ji)的濾紙貼附在鈍化(hua)區，30秒內未出現藍點，鈍化(hua)合格。
2. 鹽霧試驗
圖中a、b、c分(fen)別(bie)為化(hua)、酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)、電化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)理后進行(xing)鹽霧試驗后的(de)照片。從照片可看(kan)出，三組樣品完(wan)成鹽霧試驗后，均發生不同程度的(de)腐(fu)蝕，其中耐鹽霧腐(fu)蝕性能最佳的(de)處(chu)理工藝是電化(hua)學處(chu)理，可有效地提(ti)高耐腐(fu)蝕性能。
3. 不銹(xiu)鋼點蝕試(shi)驗
通過比較(jiao)316L不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在三(san)種不(bu)(bu)(bu)同鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化條件的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)與點腐(fu)蝕(shi)(shi)質量損(sun)失，分析不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性能。從(cong)表中可(ke)看出，電(dian)(dian)化學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化工藝(yi)(yi)(yi)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Ed酸洗鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化工藝(yi)(yi)(yi)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Es自(zi)然(ran)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Ez，說明電(dian)(dian)化學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化工藝(yi)(yi)(yi)的(de)(de)耐點蝕(shi)(shi)能力最(zui)優。不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)三(san)氯化鐵點腐(fu)蝕(shi)(shi)，浸泡試驗測試316L電(dian)(dian)化學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化處理后表面腐(fu)蝕(shi)(shi)量最(zui)少，耐點蝕(shi)(shi)性能最(zui)強。
4. 縫隙腐蝕(shi)試驗
表為自(zi)然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處理后的縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕試驗后質量(liang)對(dui)比(bi)。從表中可看(kan)出，電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕性(xing)、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕性(xing)、自(zi)然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)耐縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕性(xing)，說明電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝的耐縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕能力最優。
三、結語
浙江至德鋼業有(you)限公司(si)通過(guo)對316L不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)處理(li)工藝(yi)的進行研究，并比較分(fen)析了自然(ran)鈍化(hua)、酸(suan)性(xing)鈍化(hua)和電(dian)(dian)化(hua)學鈍化(hua)后(hou)不銹(xiu)(xiu)鋼的表(biao)面(mian)(mian)的耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)等(deng)性(xing)能(neng)，模(mo)擬(ni)不銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)處理(li)后(hou)的長(chang)期服役性(xing)能(neng)；通過(guo)藍點(dian)試驗、鹽霧試驗、點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗，模(mo)擬(ni)進行長(chang)期服役性(xing)能(neng)測試，最(zui)終可明確工藝(yi)參數(shu)為溶液0.1M硝酸(suan)，鈍化(hua)電(dian)(dian)位(wei)為0.3V，處理(li)時間為10分(fen)鐘的電(dian)(dian)化(hua)學處理(li)的不銹(xiu)(xiu)鋼管道(dao)各項性(xing)能(neng)優異。
