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(guan)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)廠不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管道(dao)(dao)多使用(yong)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，工廠階段(duan)未進行鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理(li)，工程階段(duan)現場(chang)的化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)處理(li)未能(neng)保證管道(dao)(dao)的耐蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)。在特殊的環境中(zhong)會(hui)發生多種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，主要(yao)包含點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、電(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，各類腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)均(jun)影響管道(dao)(dao)服役性能(neng)，危害機組(zu)安全。采用(yong)表面鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理(li)技術，可在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面形(xing)成致(zhi)密的鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)，形(xing)成有效(xiao)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)防護屏障。至德鋼(gang)(gang)業(ye)對(dui)比316L奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管道(dao)(dao)電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)技術與自然(ran)、酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)技術處理(li)后(hou)對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐蝕(shi)(shi)(shi)性差異，探究處理(li)后(hou)服役性能(neng)。
一、試(shi)驗
本(ben)文采用某(mou)核電管道用316L不(bu)銹鋼(gang)零件(jian)做鈍化(hua)(hua)(hua)試(shi)樣，尺(chi)寸為50×30×12mm，其表面(mian)狀態為自(zi)然鈍化(hua)(hua)(hua)條件(jian)，酸洗鈍化(hua)(hua)(hua)條件(jian)，電化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)條件(jian)。鈍化(hua)(hua)(hua)后分別加工成不(bu)同(tong)尺(chi)寸試(shi)樣進行研究。
1. 不銹鋼表(biao)面處理
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)粗糙度影響(xiang)鈍(dun)化膜耐蝕(shi)(shi)性能(neng)，不(bu)(bu)同不(bu)(bu)銹(xiu)鋼臨界點(dian)蝕(shi)(shi)溫(wen)度與表(biao)面(mian)粗糙度有相(xiang)關(guan)性。為(wei)保證加工表(biao)面(mian)一(yi)致(zhi)，本文中將采(cai)用(yong)機械加工處理不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)，水洗除油(you)后，并(bing)用(yong)砂(sha)紙拋光打磨，表(biao)面(mian)呈(cheng)光亮狀(zhuang)態待用(yong)。
a. 自然鈍(dun)化(hua)
放置于不(bu)含氯(lv)離子(zi)的空氣中(zhong)若干小(xiao)時(shi)，待表面變成(cheng)銀白色時(shi)取(qu)出。
b. 酸洗鈍化
酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)主要包括如下(xia)步驟：水(shui)(shui)洗—酸洗—水(shui)(shui)洗—除(chu)(chu)(chu)掛(gua)灰(hui)(hui)—水(shui)(shui)洗—鈍(dun)化(hua)(hua)—水(shui)(shui)洗—中和—水(shui)(shui)洗—干(gan)燥—除(chu)(chu)(chu)氫(qing)。（1）試樣采用浸洗的(de)方法浸洗酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)；（2）為了去除(chu)(chu)(chu)不(bu)銹鋼酸洗后(hou)殘留的(de)一層(ceng)掛(gua)灰(hui)(hui)，采用電(dian)化(hua)(hua)學(xue)除(chu)(chu)(chu)掛(gua)灰(hui)(hui)法。即(ji)用電(dian)化(hua)(hua)學(xue)除(chu)(chu)(chu)油槽(cao)，進行陽極處理。陽極電(dian)流密度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用熱的(de)蒸餾水(shui)(shui)清洗2～3次，再用熱的(de)20%～50%硫酸鈉溶液浸洗；（4）所(suo)有316L不(bu)銹鋼在酸洗后(hou)應在空氣(qi)循環爐內于180～200℃進行除(chu)(chu)(chu)氫(qing)處理2～3h，防止(zhi)氫(qing)脆。
c. 電化(hua)學鈍化(hua)
電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)的試驗過(guo)程為(wei)：水洗→電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)→水洗→堿液(ye)中和→水洗。不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面(mian)電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)系統由(you)參比電(dian)極(ji)、輔助(zhu)電(dian)極(ji)、工作(zuo)電(dian)極(ji)構成(cheng)三(san)電(dian)極(ji)體系。其中溶液(ye)選擇(ze)0.1M硝酸，設置不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面(mian)處(chu)(chu)理(li)儀鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)位為(wei)0.3V，鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)時(shi)間為(wei)10分鐘，并以待處(chu)(chu)理(li)的不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼工件(jian)為(wei)工作(zuo)電(dian)極(ji)自動施加適當電(dian)流(liu)，完成(cheng)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表(biao)面(mian)的鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)。
2. 性能檢測
a. 藍點(dian)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(jiang)氯化(hua)鈉溶于電導(dao)率不超(chao)過20μS/cm的去(qu)離子水中(zhong)，濃(nong)度(du)為50g/L±5g/L，相當于5%的氯化(hua)鈉溶液，用酸度(du)計測量氯化(hua)鈉溶液的pH值，pH值在(zai)6.5～7.2之間；將(jiang)實驗(yan)放(fang)入鹽霧(wu)箱內(nei)，試驗(yan)面與垂(chui)直方(fang)向(xiang)一般成20°，試驗(yan)周期為720小(xiao)時，持續(xu)噴霧(wu)。試驗(yan)中(zhong)將(jiang)腐(fu)蝕后的試樣先(xian)用棉簽清(qing)洗(xi)表面的腐(fu)蝕產物(wu)，再(zai)用超(chao)聲(sheng)波清(qing)洗(xi)10分(fen)鐘，以及去(qu)離子水清(qing)洗(xi)。
c. 不銹鋼點蝕電位試驗
點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位是(shi)鈍化(hua)膜開(kai)始發生擊穿破壞的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位，是(shi)不(bu)銹鋼重要(yao)(yao)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學性能(neng)指(zhi)標。陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)的(de)(de)測量使用動電(dian)(dian)(dian)位測量方法(fa)，采(cai)用三電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)兩回路體系，試(shi)驗介質根(gen)據(ju)需要(yao)(yao)使用3.5%氯化(hua)鈉溶液，參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)飽和(he)甘(gan)汞電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)（SCE），輔(fu)助(zhu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)表面積4cm2的(de)(de)貴金屬鉑片，研究電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)環氧(yang)樹(shu)脂封(feng)裝(zhuang)的(de)(de)圓形(xing)316L不(bu)銹鋼試(shi)片，試(shi)片直徑為(wei)(wei)11.3mm（表面積為(wei)(wei)1cm2），用環氧(yang)樹(shu)脂封(feng)裝(zhuang)。掃描速率為(wei)(wei)20mV/min，當(dang)電(dian)(dian)(dian)流密度(du)達到0.4mA/cm2時停止試(shi)驗，以陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)曲線(xian)(xian)上對應電(dian)(dian)(dian)流密度(du)10μA/cm2的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位中(zhong)最(zui)正(zheng)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位值為(wei)(wei)點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位。試(shi)驗溫度(du)30±1℃，通過恒溫水浴鍋控制[2]。
d. 三氯化(hua)鐵點(dian)腐蝕與(yu)縫隙腐蝕試驗(yan)
參考(kao)GB/T 17897-2016《金屬和合金的腐蝕(shi)(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)三(san)(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)點腐蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法》，通過浸泡試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)三(san)(san)種不(bu)同鈍化(hua)條件(jian)的腐蝕(shi)(shi)(shi)情況。參考(kao)GB/T 10127-2002《不(bu)銹(xiu)鋼(gang)三(san)(san)氯(lv)化(hua)鐵(tie)縫隙試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法》。試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)采用6%FeCl3溶(rong)液(ye)，試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)溫度(du)為35±1℃，將(jiang)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)放(fang)到溶(rong)液(ye)中的支架上(shang)，連續(xu)浸泡24h取出，試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)過程中容器要蓋(gai)嚴，防止(zhi)溶(rong)液(ye)蒸發。試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)結(jie)束后，清除試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)上(shang)的腐蝕(shi)(shi)(shi)產物，清洗烘干，晾置1天后，用分析天平稱量失重(zhong)后的試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)質(zhi)量。
二、實(shi)驗結果以及分(fen)析
1. 藍點(dian)法檢測成膜致密度
三組不(bu)銹鋼表面呈均(jun)勻的(de)銀白色，沒有(you)明顯的(de)腐蝕痕跡，無(wu)顏色不(bu)均(jun)勻的(de)斑痕。用酚酞試紙檢查(cha)殘(can)液的(de)pH值，呈中(zhong)性(xing)。用3mL 65%硝酸+1g鐵氰化(hua)鉀配置成100mL檢驗試劑，將浸(jin)過試劑的(de)濾(lv)紙貼附(fu)在鈍化(hua)區，30秒(miao)內(nei)未出現(xian)藍點，鈍化(hua)合(he)格。
2. 鹽霧試(shi)驗(yan)
圖中a、b、c分(fen)別為化、酸洗鈍(dun)化、電(dian)化學鈍(dun)化處(chu)理后(hou)進行(xing)鹽霧(wu)試驗后(hou)的照片(pian)。從照片(pian)可看(kan)出，三(san)組樣品(pin)完成(cheng)鹽霧(wu)試驗后(hou)，均發(fa)生不同程度(du)的腐蝕，其中耐鹽霧(wu)腐蝕性能(neng)最佳的處(chu)理工(gong)藝是電(dian)化學處(chu)理，可有效(xiao)地提(ti)高(gao)耐腐蝕性能(neng)。
3. 不銹(xiu)鋼點蝕(shi)試驗
通過比較(jiao)316L不(bu)銹鋼(gang)在三(san)種不(bu)同(tong)鈍化(hua)(hua)(hua)條件的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)與點(dian)腐蝕(shi)(shi)質量損失，分析不(bu)銹鋼(gang)的耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)。從(cong)表(biao)中可看出，電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)工藝的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Ed酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)工藝的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Es自(zi)然鈍化(hua)(hua)(hua)的點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)Ez，說明電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)工藝的耐點(dian)蝕(shi)(shi)能(neng)(neng)力最優。不(bu)銹鋼(gang)三(san)氯化(hua)(hua)(hua)鐵點(dian)腐蝕(shi)(shi)，浸泡(pao)試驗測試316L電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)處(chu)理后表(biao)面腐蝕(shi)(shi)量最少，耐點(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)最強。
4. 縫隙腐(fu)蝕試驗
表為自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)、電化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處理后的縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕試(shi)驗后質量對(dui)比。從表中可看出，電化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕性(xing)、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕性(xing)、自然鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)耐縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕性(xing)，說明電化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)工藝的耐縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕能力最優。
三(san)、結語(yu)
浙江至(zhi)德鋼(gang)業有(you)限公司通(tong)過對316L不銹鋼(gang)表面處(chu)理(li)工藝的進(jin)行研究，并(bing)比(bi)較(jiao)分析了自然鈍(dun)(dun)化、酸性鈍(dun)(dun)化和電(dian)化學(xue)鈍(dun)(dun)化后(hou)不銹鋼(gang)的表面的耐腐蝕(shi)性等性能，模(mo)擬不銹鋼(gang)表面處(chu)理(li)后(hou)的長(chang)期(qi)服役性能；通(tong)過藍(lan)點試(shi)(shi)驗(yan)、鹽霧試(shi)(shi)驗(yan)、點蝕(shi)電(dian)位、縫隙腐蝕(shi)試(shi)(shi)驗(yan)，模(mo)擬進(jin)行長(chang)期(qi)服役性能測試(shi)(shi)，最終可(ke)明確工藝參數(shu)為溶(rong)液0.1M硝酸，鈍(dun)(dun)化電(dian)位為0.3V，處(chu)理(li)時(shi)間為10分鐘的電(dian)化學(xue)處(chu)理(li)的不銹鋼(gang)管道各項(xiang)性能優異。
