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(dian)(dian)廠(chang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管道(dao)多使(shi)用(yong)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，工廠(chang)階段(duan)未(wei)進行鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)，工程階段(duan)現場的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學處(chu)理(li)未(wei)能(neng)保證管道(dao)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。在特殊的(de)(de)環境中會發生多種腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，主要包含點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、電(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，各類(lei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)均影響管道(dao)服役(yi)性(xing)能(neng)，危(wei)害機(ji)組安全。采用(yong)表(biao)面(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)技術，可在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)形(xing)(xing)成(cheng)致(zhi)密的(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜，形(xing)(xing)成(cheng)有效的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)防(fang)護(hu)屏障。至德鋼(gang)業對(dui)比316L奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管道(dao)電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)技術與(yu)自然、酸(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)技術處(chu)理(li)后對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐蝕(shi)(shi)性(xing)差異，探究處(chu)理(li)后服役(yi)性(xing)能(neng)。
一、試(shi)驗
本文采用某核電管道用316L不銹鋼零件做(zuo)鈍(dun)化(hua)試(shi)樣，尺寸為50×30×12mm，其表面狀態為自然鈍(dun)化(hua)條(tiao)件，酸洗鈍(dun)化(hua)條(tiao)件，電化(hua)學鈍(dun)化(hua)條(tiao)件。鈍(dun)化(hua)后分(fen)別加工成不同尺寸試(shi)樣進行研究。
1. 不銹鋼表(biao)面(mian)處理
不銹(xiu)鋼表面粗糙度(du)影響(xiang)鈍化膜耐蝕性(xing)能(neng)，不同不銹(xiu)鋼臨界點蝕溫(wen)度(du)與表面粗糙度(du)有相關性(xing)。為保證加工(gong)表面一致，本(ben)文中將采用機械加工(gong)處(chu)理不銹(xiu)鋼表面，水洗除(chu)油(you)后，并(bing)用砂(sha)紙(zhi)拋光打磨，表面呈光亮狀態待用。
a. 自然鈍化
放置于(yu)不(bu)含氯離子的空氣中(zhong)若干小時，待表(biao)面變成銀白色(se)時取出。
b. 酸洗鈍化
酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)主要(yao)包括如(ru)下步驟(zou)：水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—除(chu)掛灰(hui)(hui)—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—鈍(dun)化(hua)(hua)—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—中和(he)—水(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)—干燥(zao)—除(chu)氫(qing)。（1）試樣采用浸洗(xi)(xi)(xi)的方法浸洗(xi)(xi)(xi)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)；（2）為了去除(chu)不銹(xiu)鋼(gang)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后殘(can)留的一層掛灰(hui)(hui)，采用電(dian)化(hua)(hua)學除(chu)掛灰(hui)(hui)法。即用電(dian)化(hua)(hua)學除(chu)油槽，進行(xing)陽極處理(li)(li)。陽極電(dian)流密(mi)度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用熱(re)的蒸(zheng)餾(liu)水(shui)(shui)清洗(xi)(xi)(xi)2～3次(ci)，再用熱(re)的20%～50%硫(liu)酸(suan)鈉溶液浸洗(xi)(xi)(xi)；（4）所有316L不銹(xiu)鋼(gang)在酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)后應在空(kong)氣循環爐內于(yu)180～200℃進行(xing)除(chu)氫(qing)處理(li)(li)2～3h，防止氫(qing)脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)化學鈍(dun)化處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的試驗過程為(wei)：水(shui)(shui)洗(xi)→電(dian)化學鈍(dun)化→水(shui)(shui)洗(xi)→堿液中和→水(shui)(shui)洗(xi)。不銹(xiu)鋼表面(mian)電(dian)化學鈍(dun)化處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)系(xi)統由(you)參比(bi)電(dian)極、輔助電(dian)極、工(gong)作電(dian)極構成(cheng)三電(dian)極體系(xi)。其中溶液選擇0.1M硝酸(suan)，設置(zhi)不銹(xiu)鋼表面(mian)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)儀鈍(dun)化電(dian)位為(wei)0.3V，鈍(dun)化處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)時(shi)間為(wei)10分鐘，并以(yi)待處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的不銹(xiu)鋼工(gong)件為(wei)工(gong)作電(dian)極自動(dong)施加適當(dang)電(dian)流，完成(cheng)不銹(xiu)鋼表面(mian)的鈍(dun)化處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。
2. 性能(neng)檢測
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. 鹽霧試驗
將氯化(hua)鈉溶于電(dian)導(dao)率不超(chao)過20μS/cm的去(qu)離子水(shui)(shui)中，濃度為(wei)50g/L±5g/L，相當(dang)于5%的氯化(hua)鈉溶液(ye)，用(yong)(yong)酸度計測(ce)量(liang)氯化(hua)鈉溶液(ye)的pH值，pH值在(zai)6.5～7.2之間(jian)；將實(shi)驗放入鹽霧箱內，試驗面與垂直(zhi)方向一般成20°，試驗周(zhou)期為(wei)720小(xiao)時，持續(xu)噴霧。試驗中將腐蝕(shi)后的試樣(yang)先用(yong)(yong)棉簽清洗(xi)表面的腐蝕(shi)產物，再用(yong)(yong)超(chao)聲波清洗(xi)10分鐘，以及去(qu)離子水(shui)(shui)清洗(xi)。
c. 不銹鋼點蝕電位試(shi)驗
點蝕電(dian)(dian)位(wei)是鈍化(hua)膜開(kai)始發(fa)生擊(ji)穿破(po)壞(huai)的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)，是不銹鋼重(zhong)要的(de)(de)電(dian)(dian)化(hua)學性能指標。陽(yang)極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線的(de)(de)測(ce)量使用(yong)動電(dian)(dian)位(wei)測(ce)量方法，采用(yong)三電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)兩回路體系，試(shi)(shi)驗(yan)介(jie)質根據需(xu)要使用(yong)3.5%氯化(hua)鈉(na)溶液，參比電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)飽和甘(gan)汞電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)表面積4cm2的(de)(de)貴金屬鉑片(pian)，研究電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)環氧樹脂封裝(zhuang)的(de)(de)圓形316L不銹鋼試(shi)(shi)片(pian)，試(shi)(shi)片(pian)直徑為(wei)11.3mm（表面積為(wei)1cm2），用(yong)環氧樹脂封裝(zhuang)。掃描(miao)速(su)率為(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)流密(mi)度達到0.4mA/cm2時停止試(shi)(shi)驗(yan)，以陽(yang)極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線上對應電(dian)(dian)流密(mi)度10μA/cm2的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)中最正的(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)值為(wei)點蝕電(dian)(dian)位(wei)。試(shi)(shi)驗(yan)溫度30±1℃，通過恒(heng)溫水(shui)浴鍋控制(zhi)[2]。
d. 三氯(lv)化鐵點腐(fu)(fu)蝕與縫隙腐(fu)(fu)蝕試驗
參(can)考GB/T 17897-2016《金(jin)屬和合(he)金(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕不(bu)銹鋼三(san)氯(lv)化(hua)(hua)鐵點腐(fu)(fu)(fu)蝕試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法》，通過浸泡(pao)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)測試(shi)(shi)(shi)(shi)316L不(bu)銹鋼在三(san)種不(bu)同鈍化(hua)(hua)條件的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕情況。參(can)考GB/T 10127-2002《不(bu)銹鋼三(san)氯(lv)化(hua)(hua)鐵縫隙試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法》。試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)采用(yong)6%FeCl3溶液，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)溫度為(wei)35±1℃，將試(shi)(shi)(shi)(shi)樣放到溶液中(zhong)的(de)(de)支(zhi)架(jia)上，連續浸泡(pao)24h取出，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)過程中(zhong)容器(qi)要蓋嚴，防止(zhi)溶液蒸發。試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)結束后(hou)，清除試(shi)(shi)(shi)(shi)樣上的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕產物，清洗烘(hong)干，晾置1天(tian)(tian)后(hou)，用(yong)分析(xi)天(tian)(tian)平稱量失重后(hou)的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣質量。
二、實驗結果以及(ji)分析(xi)
1. 藍點法檢測成(cheng)膜致密度(du)
三組不(bu)銹鋼表面(mian)呈(cheng)均勻的(de)銀白色(se)，沒(mei)有明(ming)顯的(de)腐(fu)蝕(shi)痕跡(ji)，無(wu)顏色(se)不(bu)均勻的(de)斑(ban)痕。用酚酞試紙(zhi)檢查殘液的(de)pH值，呈(cheng)中性。用3mL 65%硝酸+1g鐵氰(qing)化(hua)鉀配置(zhi)成100mL檢驗試劑，將(jiang)浸過試劑的(de)濾紙(zhi)貼附在鈍化(hua)區，30秒內未出現藍(lan)點(dian)，鈍化(hua)合格(ge)。
2. 鹽霧試(shi)驗
圖中a、b、c分別(bie)為化(hua)(hua)、酸洗鈍化(hua)(hua)、電(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)處理后進行鹽霧(wu)試驗(yan)后的(de)(de)照片(pian)。從照片(pian)可看出，三組樣品(pin)完(wan)成鹽霧(wu)試驗(yan)后，均發(fa)生不同程度的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)，其(qi)中耐鹽霧(wu)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)最佳(jia)的(de)(de)處理工藝是電(dian)化(hua)(hua)學(xue)處理，可有效地提高耐腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。
3. 不銹鋼點蝕試(shi)驗
通過(guo)比(bi)較(jiao)316L不銹(xiu)(xiu)鋼在三種不同鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)條件的(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位與點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)質量(liang)損失(shi)，分(fen)析不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能。從表中可看出，電(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位Ed酸洗鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位Es自然鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位Ez，說明電(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的(de)(de)耐點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)能力最(zui)優。不銹(xiu)(xiu)鋼三氯化(hua)(hua)鐵(tie)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，浸泡試驗測試316L電(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)理后表面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)量(liang)最(zui)少，耐點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能最(zui)強。
4. 縫隙腐(fu)蝕試驗
表為自然鈍(dun)(dun)化(hua)、酸(suan)(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)、電(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)處理后的(de)縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕試(shi)驗后質量(liang)對比。從表中可看(kan)出，電(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕性、酸(suan)(suan)洗鈍(dun)(dun)化(hua)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕性、自然鈍(dun)(dun)化(hua)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕性，說明電(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)工(gong)藝的(de)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕能力最優。
三(san)、結(jie)語(yu)
浙江至德鋼業有限公(gong)司(si)通過對316L不(bu)銹鋼表面(mian)處理(li)工藝(yi)的(de)進行(xing)研究，并比較分析(xi)了(le)自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、酸(suan)(suan)性(xing)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)和(he)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)后不(bu)銹鋼的(de)表面(mian)的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)等性(xing)能，模(mo)擬不(bu)銹鋼表面(mian)處理(li)后的(de)長期服役性(xing)能；通過藍(lan)點試(shi)(shi)驗、鹽(yan)霧試(shi)(shi)驗、點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位、縫隙腐蝕(shi)試(shi)(shi)驗，模(mo)擬進行(xing)長期服役性(xing)能測試(shi)(shi)，最終可明確工藝(yi)參數(shu)為(wei)溶液0.1M硝酸(suan)(suan)，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)位為(wei)0.3V，處理(li)時間(jian)為(wei)10分鐘(zhong)的(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學處理(li)的(de)不(bu)銹鋼管(guan)道各項性(xing)能優異。
