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(xiu)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。
核電廠不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)道(dao)多(duo)(duo)使(shi)用奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼，工廠階段未進(jin)行鈍(dun)(dun)化(hua)處理，工程階段現場的(de)化(hua)學(xue)處理未能保證管(guan)(guan)道(dao)的(de)耐蝕性(xing)能。在(zai)特(te)殊的(de)環境(jing)中會發生多(duo)(duo)種腐(fu)蝕，主要包含點腐(fu)蝕、縫(feng)隙腐(fu)蝕、晶(jing)間腐(fu)蝕、電偶(ou)腐(fu)蝕和應力腐(fu)蝕，各類腐(fu)蝕均(jun)影(ying)響管(guan)(guan)道(dao)服(fu)役(yi)(yi)性(xing)能，危(wei)害(hai)機組安全。采用表面鈍(dun)(dun)化(hua)處理技術，可在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼表面形成(cheng)致(zhi)密的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜，形成(cheng)有效的(de)腐(fu)蝕防護屏障。至德(de)鋼業對比(bi)316L奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)道(dao)電化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)技術與自然、酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)技術處理后對不(bu)銹(xiu)鋼耐蝕性(xing)差異，探(tan)究處理后服(fu)役(yi)(yi)性(xing)能。
一、試驗
本文采用某核電管道用316L不(bu)銹鋼零件做鈍(dun)化(hua)(hua)試(shi)樣(yang)，尺(chi)寸為50×30×12mm，其表面(mian)狀態為自然鈍(dun)化(hua)(hua)條(tiao)(tiao)件，酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)條(tiao)(tiao)件，電化(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)條(tiao)(tiao)件。鈍(dun)化(hua)(hua)后分別加工成(cheng)不(bu)同(tong)尺(chi)寸試(shi)樣(yang)進行研究(jiu)。
1. 不(bu)銹鋼表面處理(li)
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)度(du)(du)影響鈍(dun)化膜耐蝕性能，不(bu)(bu)同不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)臨界點蝕溫度(du)(du)與表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)度(du)(du)有(you)相關(guan)性。為保證加工表(biao)面(mian)(mian)一致，本文中(zhong)將(jiang)采用機械(xie)加工處(chu)理不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)，水洗(xi)除油后，并(bing)用砂紙拋(pao)光(guang)打磨(mo)，表(biao)面(mian)(mian)呈(cheng)光(guang)亮狀態待用。
a. 自然鈍化
放置(zhi)于不含(han)氯離(li)子的空氣中若(ruo)干小時，待表面變成銀白色時取出。
b. 酸洗鈍化
酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化主要(yao)包(bao)括如下步驟(zou)：水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—除(chu)掛(gua)灰(hui)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—鈍(dun)化—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—中(zhong)和—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—干燥—除(chu)氫。（1）試樣采用(yong)浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)方法(fa)浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化；（2）為了去除(chu)不銹(xiu)鋼酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)后(hou)(hou)殘(can)留的(de)一層掛(gua)灰(hui)，采用(yong)電化學除(chu)掛(gua)灰(hui)法(fa)。即用(yong)電化學除(chu)油槽，進行(xing)陽極處(chu)理。陽極電流密度3～5A/dm2，時(shi)間5～10min；（3）用(yong)熱的(de)蒸餾水(shui)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)2～3次，再用(yong)熱的(de)20%～50%硫酸鈉溶液浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)；（4）所有316L不銹(xiu)鋼在酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)后(hou)(hou)應在空氣(qi)循環爐內(nei)于180～200℃進行(xing)除(chu)氫處(chu)理2～3h，防止氫脆(cui)。
c. 電(dian)化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)
電(dian)(dian)化(hua)學鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試驗(yan)過程為(wei)：水(shui)洗→電(dian)(dian)化(hua)學鈍化(hua)→水(shui)洗→堿(jian)液中和→水(shui)洗。不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面電(dian)(dian)化(hua)學鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)系(xi)統由參比電(dian)(dian)極(ji)、輔助電(dian)(dian)極(ji)、工作電(dian)(dian)極(ji)構(gou)成三電(dian)(dian)極(ji)體系(xi)。其中溶(rong)液選擇0.1M硝酸，設置不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面處(chu)(chu)理(li)儀(yi)鈍化(hua)電(dian)(dian)位為(wei)0.3V，鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)時間為(wei)10分鐘，并以待處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)工件(jian)為(wei)工作電(dian)(dian)極(ji)自動施加適當電(dian)(dian)流，完成不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)面的(de)(de)鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)。
2. 性能檢測
a. 藍(lan)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(jiang)(jiang)氯化(hua)鈉溶于(yu)電導率不超過20μS/cm的(de)(de)去(qu)離(li)(li)子水(shui)中，濃度為50g/L±5g/L，相當于(yu)5%的(de)(de)氯化(hua)鈉溶液，用酸度計測(ce)量(liang)氯化(hua)鈉溶液的(de)(de)pH值(zhi)，pH值(zhi)在6.5～7.2之間；將(jiang)(jiang)實驗放入鹽霧箱(xiang)內，試驗面與垂直方(fang)向一般成20°，試驗周(zhou)期為720小時，持續噴霧。試驗中將(jiang)(jiang)腐蝕(shi)后(hou)的(de)(de)試樣先用棉簽清洗表面的(de)(de)腐蝕(shi)產物(wu)，再用超聲波清洗10分鐘，以及去(qu)離(li)(li)子水(shui)清洗。
c. 不銹鋼點蝕電位試(shi)驗(yan)
點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)是鈍化(hua)膜開始發生擊穿破壞(huai)的電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)，是不(bu)銹(xiu)鋼重要的電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學性(xing)能指標。陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)曲線的測(ce)量(liang)使(shi)用(yong)(yong)動電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)測(ce)量(liang)方法，采用(yong)(yong)三電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)兩回路(lu)體系(xi)，試驗(yan)介質根據(ju)需要使(shi)用(yong)(yong)3.5%氯化(hua)鈉溶液，參比電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)飽和甘(gan)汞(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)表(biao)面(mian)積4cm2的貴(gui)金屬鉑片，研究電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)(wei)環氧(yang)(yang)樹(shu)脂封(feng)裝的圓形316L不(bu)銹(xiu)鋼試片，試片直(zhi)徑(jing)為(wei)(wei)11.3mm（表(biao)面(mian)積為(wei)(wei)1cm2），用(yong)(yong)環氧(yang)(yang)樹(shu)脂封(feng)裝。掃描速率為(wei)(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)(dian)流密度(du)(du)達到0.4mA/cm2時停止試驗(yan)，以陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)曲線上對應電(dian)(dian)(dian)(dian)流密度(du)(du)10μA/cm2的電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)中最(zui)正(zheng)的電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)值為(wei)(wei)點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)。試驗(yan)溫度(du)(du)30±1℃，通過恒溫水(shui)浴(yu)鍋控制[2]。
d. 三氯化鐵點(dian)腐(fu)蝕(shi)與縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)試驗
參考(kao)(kao)GB/T 17897-2016《金屬和合(he)金的(de)(de)腐(fu)蝕不(bu)(bu)銹(xiu)鋼三(san)氯化鐵點腐(fu)蝕試(shi)(shi)驗(yan)方法》，通過浸泡試(shi)(shi)驗(yan)測試(shi)(shi)316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼在三(san)種(zhong)不(bu)(bu)同鈍化條件的(de)(de)腐(fu)蝕情(qing)況。參考(kao)(kao)GB/T 10127-2002《不(bu)(bu)銹(xiu)鋼三(san)氯化鐵縫隙試(shi)(shi)驗(yan)方法》。試(shi)(shi)驗(yan)采用6%FeCl3溶液，試(shi)(shi)驗(yan)溫(wen)度為35±1℃，將試(shi)(shi)樣(yang)放到溶液中(zhong)的(de)(de)支架上，連續浸泡24h取(qu)出，試(shi)(shi)驗(yan)過程中(zhong)容器要蓋(gai)嚴，防止溶液蒸發。試(shi)(shi)驗(yan)結(jie)束后，清除試(shi)(shi)樣(yang)上的(de)(de)腐(fu)蝕產物，清洗烘干，晾置(zhi)1天后，用分析(xi)天平稱量失重后的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)質量。
二、實驗結果(guo)以及(ji)分析
1. 藍點法檢測(ce)成膜致密度
三組不(bu)銹鋼表(biao)面呈(cheng)(cheng)均勻的(de)銀(yin)白色(se)，沒(mei)有明顯的(de)腐蝕痕跡(ji)，無(wu)顏色(se)不(bu)均勻的(de)斑痕。用酚酞試紙(zhi)(zhi)檢查殘液的(de)pH值(zhi)，呈(cheng)(cheng)中性。用3mL 65%硝(xiao)酸+1g鐵氰化(hua)鉀配置成100mL檢驗試劑(ji)，將浸過試劑(ji)的(de)濾(lv)紙(zhi)(zhi)貼附在鈍(dun)化(hua)區，30秒(miao)內未出(chu)現藍點，鈍(dun)化(hua)合格(ge)。
2. 鹽(yan)霧試驗
圖中(zhong)a、b、c分別為(wei)化(hua)(hua)(hua)、酸洗鈍化(hua)(hua)(hua)、電化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)處理后進行鹽(yan)霧(wu)試驗后的(de)照(zhao)片(pian)。從照(zhao)片(pian)可(ke)看出，三(san)組(zu)樣品完成鹽(yan)霧(wu)試驗后，均發生不同程度的(de)腐(fu)蝕，其中(zhong)耐鹽(yan)霧(wu)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)最佳的(de)處理工藝是(shi)電化(hua)(hua)(hua)學處理，可(ke)有效(xiao)地提高耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。
3. 不銹鋼點蝕(shi)試(shi)驗
通過比較316L不(bu)銹(xiu)鋼在三種不(bu)同鈍化(hua)(hua)條件的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)與點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)質(zhi)量(liang)損失，分(fen)析不(bu)銹(xiu)鋼的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)。從(cong)表(biao)中可看(kan)出，電化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)Ed酸洗鈍化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)Es自然鈍化(hua)(hua)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)Ez，說(shuo)明(ming)電化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)能(neng)力(li)最優。不(bu)銹(xiu)鋼三氯化(hua)(hua)鐵點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，浸泡(pao)試(shi)驗測(ce)試(shi)316L電化(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)處理后表(biao)面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)量(liang)最少，耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)最強。
4. 縫隙(xi)腐(fu)蝕試驗
表為自(zi)然鈍化(hua)、酸(suan)洗鈍化(hua)、電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)處理后(hou)的縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試驗后(hou)質(zhi)量對比。從表中可看出，電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)耐縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性、酸(suan)洗鈍化(hua)耐縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性、自(zi)然鈍化(hua)耐縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性，說明電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)工(gong)藝的耐縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力最優(you)。
三、結(jie)語
浙江至德鋼(gang)(gang)(gang)業有限公(gong)司通過對316L不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)表面處理(li)(li)工(gong)藝(yi)的進(jin)行(xing)(xing)研究，并比較(jiao)分析了自然鈍(dun)化(hua)、酸性(xing)鈍(dun)化(hua)和電(dian)(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)后不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的表面的耐腐(fu)蝕性(xing)等性(xing)能，模(mo)擬(ni)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)表面處理(li)(li)后的長(chang)期服役性(xing)能；通過藍點試驗(yan)、鹽(yan)霧試驗(yan)、點蝕電(dian)(dian)位、縫隙腐(fu)蝕試驗(yan)，模(mo)擬(ni)進(jin)行(xing)(xing)長(chang)期服役性(xing)能測試，最終可明(ming)確工(gong)藝(yi)參數為(wei)溶液(ye)0.1M硝(xiao)酸，鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)位為(wei)0.3V，處理(li)(li)時間(jian)為(wei)10分鐘的電(dian)(dian)化(hua)學(xue)處理(li)(li)的不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管道各項性(xing)能優異。
