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(he)電廠(chang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管道多使(shi)用(yong)(yong)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，工廠(chang)階(jie)(jie)段未進行鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理，工程階(jie)(jie)段現場的(de)化(hua)(hua)學(xue)處(chu)(chu)(chu)理未能保證(zheng)管道的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能。在特(te)殊的(de)環境中會(hui)發(fa)生多種腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，主(zhu)要(yao)包含點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、電偶腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，各類腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)均影響管道服(fu)役性(xing)能，危害機組安全。采用(yong)(yong)表面(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理技術，可(ke)在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面(mian)形成(cheng)致密的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜，形成(cheng)有效(xiao)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)防(fang)護屏障。至德鋼(gang)業(ye)對(dui)比316L奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管道電化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)技術與自然、酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)技術處(chu)(chu)(chu)理后(hou)(hou)對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)差異，探究處(chu)(chu)(chu)理后(hou)(hou)服(fu)役性(xing)能。
一、試(shi)驗
本文采用(yong)某核電管(guan)道用(yong)316L不銹鋼零件做鈍(dun)化(hua)試樣，尺寸為(wei)50×30×12mm，其表面狀(zhuang)態為(wei)自(zi)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)后分別加工成不同尺寸試樣進行研究(jiu)。
1. 不銹鋼表面處理
不銹鋼表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度影響鈍化膜耐(nai)蝕(shi)性能，不同不銹鋼臨界(jie)點蝕(shi)溫度與表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度有(you)相關(guan)性。為保證加工表(biao)面(mian)(mian)一致，本(ben)文中將采用機械加工處理不銹鋼表(biao)面(mian)(mian)，水洗除油后(hou)，并用砂紙拋光(guang)打磨(mo)，表(biao)面(mian)(mian)呈光(guang)亮狀態(tai)待用。
a. 自(zi)然鈍化(hua)
放置于不含氯離子的空氣中若干小(xiao)時(shi)，待(dai)表(biao)面(mian)變成銀(yin)白(bai)色(se)時(shi)取出(chu)。
b. 酸洗鈍化
酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化主要包括如下步驟：水洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—水洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—除掛灰—水洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—鈍化—水洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—中和—水洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—干(gan)燥(zao)—除氫。（1）試樣采(cai)用浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的方法浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化；（2）為了去除不銹(xiu)鋼(gang)(gang)酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)后殘留的一層掛灰，采(cai)用電化學(xue)除掛灰法。即用電化學(xue)除油槽，進行(xing)陽極(ji)處(chu)理。陽極(ji)電流密(mi)度3～5A/dm2，時(shi)間5～10min；（3）用熱的蒸(zheng)餾水清洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)2～3次，再用熱的20%～50%硫酸鈉溶液浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)；（4）所(suo)有(you)316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在酸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)后應在空氣(qi)循環爐內于180～200℃進行(xing)除氫處(chu)理2～3h，防止氫脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)化學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化處(chu)(chu)理(li)的試驗(yan)過程為(wei)：水洗→電(dian)化學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化→水洗→堿液(ye)(ye)中和(he)→水洗。不(bu)銹鋼表(biao)(biao)面電(dian)化學(xue)(xue)鈍(dun)(dun)化處(chu)(chu)理(li)系統由參比電(dian)極(ji)、輔助電(dian)極(ji)、工作電(dian)極(ji)構成三(san)電(dian)極(ji)體系。其中溶液(ye)(ye)選擇0.1M硝(xiao)酸，設置(zhi)不(bu)銹鋼表(biao)(biao)面處(chu)(chu)理(li)儀鈍(dun)(dun)化電(dian)位為(wei)0.3V，鈍(dun)(dun)化處(chu)(chu)理(li)時間(jian)為(wei)10分鐘，并以待處(chu)(chu)理(li)的不(bu)銹鋼工件為(wei)工作電(dian)極(ji)自動施加適當電(dian)流(liu)，完成不(bu)銹鋼表(biao)(biao)面的鈍(dun)(dun)化處(chu)(chu)理(li)。
2. 性(xing)能(neng)檢測(ce)
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(yan)
將氯化鈉(na)溶于電導率不超過20μS/cm的去離(li)子(zi)(zi)水中(zhong)(zhong)，濃度(du)為50g/L±5g/L，相(xiang)當于5%的氯化鈉(na)溶液(ye)，用(yong)酸(suan)度(du)計測量氯化鈉(na)溶液(ye)的pH值(zhi)，pH值(zhi)在6.5～7.2之(zhi)間；將實驗放入鹽霧箱(xiang)內，試(shi)驗面與(yu)垂直方向一般成(cheng)20°，試(shi)驗周(zhou)期為720小(xiao)時，持續噴(pen)霧。試(shi)驗中(zhong)(zhong)將腐蝕后的試(shi)樣先用(yong)棉(mian)簽清(qing)洗(xi)表面的腐蝕產物，再(zai)用(yong)超聲波清(qing)洗(xi)10分鐘，以及去離(li)子(zi)(zi)水清(qing)洗(xi)。
c. 不銹鋼點(dian)蝕電位試驗
點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)是(shi)鈍化膜開始發生擊(ji)穿破壞的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)，是(shi)不銹鋼重(zhong)要的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學性能指標。陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化曲(qu)線的(de)(de)測量(liang)使(shi)用動電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)測量(liang)方法，采用三電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)兩回路體系，試(shi)驗(yan)介質根據需要使(shi)用3.5%氯化鈉溶液(ye)，參比(bi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)飽和甘汞電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)（SCE），輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)表(biao)面(mian)積4cm2的(de)(de)貴金屬鉑片，研究電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為(wei)(wei)環(huan)(huan)氧樹脂封裝(zhuang)的(de)(de)圓形316L不銹鋼試(shi)片，試(shi)片直(zhi)徑為(wei)(wei)11.3mm（表(biao)面(mian)積為(wei)(wei)1cm2），用環(huan)(huan)氧樹脂封裝(zhuang)。掃(sao)描速率為(wei)(wei)20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流密度(du)(du)達到0.4mA/cm2時(shi)停(ting)止試(shi)驗(yan)，以(yi)陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化曲(qu)線上對應(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流密度(du)(du)10μA/cm2的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)中最(zui)正的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)值為(wei)(wei)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)。試(shi)驗(yan)溫度(du)(du)30±1℃，通過恒(heng)溫水浴鍋控制[2]。
d. 三氯(lv)化(hua)鐵(tie)點腐蝕(shi)與縫隙腐蝕(shi)試(shi)驗
參考(kao)GB/T 17897-2016《金屬(shu)和(he)合金的腐(fu)蝕不銹鋼三氯化鐵點腐(fu)蝕試驗方法》，通過浸(jin)泡(pao)試驗測(ce)試316L不銹鋼在三種不同鈍化條件的腐(fu)蝕情(qing)況。參考(kao)GB/T 10127-2002《不銹鋼三氯化鐵縫(feng)隙試驗方法》。試驗采(cai)用6%FeCl3溶(rong)液(ye)，試驗溫(wen)度為35±1℃，將試樣放到溶(rong)液(ye)中(zhong)的支架(jia)上，連續浸(jin)泡(pao)24h取(qu)出(chu)，試驗過程(cheng)中(zhong)容器要蓋嚴(yan)，防止溶(rong)液(ye)蒸發。試驗結束后(hou)，清除試樣上的腐(fu)蝕產物(wu)，清洗烘干，晾置1天后(hou)，用分析(xi)天平稱(cheng)量(liang)失重后(hou)的試樣質量(liang)。
二(er)、實(shi)驗結果以及(ji)分(fen)析
1. 藍點(dian)法檢(jian)測成(cheng)膜致密度(du)
三組不(bu)銹鋼表面呈均(jun)勻的銀白色，沒(mei)有明顯(xian)的腐蝕痕(hen)跡，無顏色不(bu)均(jun)勻的斑(ban)痕(hen)。用酚酞試(shi)紙檢查(cha)殘液的pH值，呈中性。用3mL 65%硝酸(suan)+1g鐵氰化(hua)(hua)(hua)鉀(jia)配置成100mL檢驗試(shi)劑，將浸過(guo)試(shi)劑的濾紙貼附(fu)在鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)區，30秒內未出現藍點(dian)，鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)合格。
2. 鹽(yan)霧試驗
圖(tu)中(zhong)(zhong)a、b、c分別為化(hua)、酸洗鈍化(hua)、電化(hua)學(xue)鈍化(hua)處理后(hou)進行(xing)鹽霧試驗后(hou)的照片。從(cong)照片可看出，三組樣(yang)品完成鹽霧試驗后(hou)，均發生(sheng)不(bu)同(tong)程度的腐(fu)蝕(shi)，其中(zhong)(zhong)耐(nai)鹽霧腐(fu)蝕(shi)性能最佳的處理工藝是(shi)電化(hua)學(xue)處理，可有(you)效(xiao)地提高耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能。
3. 不銹鋼點蝕試(shi)驗
通過比較316L不銹(xiu)鋼在三種不同鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)條件的(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位與點(dian)(dian)腐(fu)蝕質量損失，分(fen)析不銹(xiu)鋼的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性能(neng)(neng)。從表(biao)中可看出，電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)工藝的(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位Ed酸洗鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)工藝的(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位Es自然鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位Ez，說明電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)工藝的(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕能(neng)(neng)力最優。不銹(xiu)鋼三氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵點(dian)(dian)腐(fu)蝕，浸泡試(shi)(shi)驗測試(shi)(shi)316L電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)處理后表(biao)面腐(fu)蝕量最少，耐(nai)點(dian)(dian)蝕性能(neng)(neng)最強(qiang)。
4. 縫隙腐蝕試驗(yan)
表為(wei)自然鈍化(hua)(hua)(hua)、酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)、電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)(hua)處理后的(de)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕試驗后質量對比。從表中可看出，電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)(hua)耐(nai)(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕性、酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)(hua)耐(nai)(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕性、自然鈍化(hua)(hua)(hua)耐(nai)(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕性，說(shuo)明電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)(hua)工藝的(de)耐(nai)(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕能力最優。
三、結語
浙江至德(de)鋼(gang)業(ye)有限(xian)公(gong)司通過對316L不銹鋼(gang)表(biao)面處理工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的進行(xing)研究，并比較(jiao)分析了(le)自然鈍化(hua)、酸性(xing)鈍化(hua)和電(dian)(dian)化(hua)學鈍化(hua)后不銹鋼(gang)的表(biao)面的耐腐蝕性(xing)等性(xing)能(neng)，模擬不銹鋼(gang)表(biao)面處理后的長期服役性(xing)能(neng)；通過藍點試驗、鹽霧(wu)試驗、點蝕電(dian)(dian)位(wei)、縫隙腐蝕試驗，模擬進行(xing)長期服役性(xing)能(neng)測試，最終可(ke)明(ming)確工(gong)(gong)藝(yi)(yi)參數為(wei)(wei)溶(rong)液0.1M硝(xiao)酸，鈍化(hua)電(dian)(dian)位(wei)為(wei)(wei)0.3V，處理時間為(wei)(wei)10分鐘的電(dian)(dian)化(hua)學處理的不銹鋼(gang)管道各項性(xing)能(neng)優(you)異。
