不銹鋼點蝕的影響因素包括材料、環境、應力、流場以及設備結構等多個方面,其中材料是抑制點(dian)蝕的根本原因。不銹鋼耐點蝕性能與材料的合金成分、金相組織、表面狀態以及表面夾雜物等都有關系。如前所述,不銹鋼表面含夾雜物的位置,是材料的薄弱環節,其耐點蝕性能大大降低,在腐蝕性介質中,一般夾雜物處會優先被破壞,引起點蝕。


 鉻(ge)是提(ti)高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐點蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)重(zhong)要(yao)元素(su)(su),鉻(ge)與氧生(sheng)成(cheng)氧化(hua)物,能(neng)(neng)夠阻止侵蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)離子的(de)(de)入侵,能(neng)(neng)夠提(ti)高(gao)鈍化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),提(ti)高(gao)點蝕(shi)電位;鎳在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)作用是改變材(cai)料(liao)的(de)(de)晶體結構(gou),使不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)獲得(de)改善(shan)。同時,在(zai)非(fei)(fei)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong),不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)因鎳元素(su)(su)的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai),使其鈍化(hua)范(fan)圍增大,有利(li)于再(zai)鈍化(hua)。鉬可以提(ti)高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)鈍化(hua)能(neng)(neng)力,也與氧生(sheng)成(cheng)氧化(hua)物,存(cun)(cun)在(zai)于鈍化(hua)膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong),提(ti)高(gao)鈍化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)。硫(liu)、磷、碳等非(fei)(fei)金屬元素(su)(su)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)所形成(cheng)的(de)(de)夾(jia)雜物降低了(le)材(cai)料(liao)的(de)(de)耐點蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。下面重(zhong)點討(tao)論不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)微觀結構(gou)對(dui)點蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)影響,以文獻中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)點蝕(shi)失效管道為例進行說明。


  不銹鋼管道材料為S30403,管內液體為貧胺液。其中,液體中SO2-4含量約為130~140g/L,Cl-含量約為20~60mg/kg,以及含有少量的SO2-3,pH約為4.5。管道運行不到2個月,就發現在管道連接處因點蝕而發生泄漏。為分析材料對點蝕材料耐點蝕性能的影響,進行了微觀組織觀察、成分檢測以及電化學實驗。


  首先,對母材(cai)、完整的(de)焊縫(feng)以(yi)及(ji)已經(jing)發(fa)(fa)生(sheng)腐蝕(shi)的(de)焊縫(feng)取樣,在金(jin)相顯微(wei)鏡下(xia)觀(guan)察其結構(gou)組(zu)織(zhi),結果如圖(tu)2-4所示。圖(tu)2-4(a)為母材(cai)的(de)金(jin)相組(zu)織(zhi),奧氏體(ti)+孿晶。未發(fa)(fa)生(sheng)腐蝕(shi)的(de)焊縫(feng),其金(jin)相組(zu)織(zhi)為正常的(de)奧氏體(ti)十鐵素體(ti),如圖(tu)2-4(b)所示。但(dan)是,發(fa)(fa)生(sheng)腐蝕(shi)的(de)焊縫(feng),其微(wei)觀(guan)結構(gou)會產生(sheng)變化(hua),結構(gou)中存在很多(duo)馬氏體(ti),如圖(tu)2-4(c)所示。


4.jpg


  其次,對焊(han)(han)接(jie)部位(wei)材(cai)料進行能譜(pu)分(fen)(fen)析,檢測(ce)(ce)位(wei)置沿圖(tu)2-5中(zhong)標識的(de)(de)箭頭指(zhi)向(xiang)。檢測(ce)(ce)區域包含三個,如(ru)圖(tu)2-5所示,分(fen)(fen)別包含了(le)母材(cai)、完成(cheng)焊(han)(han)縫(feng)、已腐(fu)蝕(shi)焊(han)(han)縫(feng)部分(fen)(fen)的(de)(de)材(cai)料。掃描線(xian)1+2代(dai)表了(le)腐(fu)蝕(shi)焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)材(cai)料;3代(dai)表了(le)腐(fu)蝕(shi)較輕部位(wei)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)和母材(cai);4代(dai)表了(le)正常焊(han)(han)縫(feng)和母材(cai)的(de)(de)材(cai)料,檢測(ce)(ce)結果如(ru)表2-1所示。通過與材(cai)料規(gui)定成(cheng)分(fen)(fen)對比發現(xian),發生(sheng)腐(fu)蝕(shi)部位(wei)的(de)(de)材(cai)料,其鉻、鎳含量降低。


5.jpg


  通(tong)過(guo)電(dian)化(hua)學(xue)實驗(yan)分析(xi)管材(cai)的耐腐蝕(shi)性能。通(tong)過(guo)取樣(yang),制備成母材(cai)、完(wan)(wan)整焊(han)(han)縫(feng)、已腐蝕(shi)焊(han)(han)縫(feng)三(san)種工作(zuo)電(dian)極(ji)(ji),利用動電(dian)位掃描法測量(liang)得到(dao)極(ji)(ji)化(hua)曲線,結(jie)果(guo)如(ru)圖2-6所示(shi)。電(dian)化(hua)學(xue)實驗(yan)完(wan)(wan)成后,觀察(cha)試(shi)樣(yang)表面形貌,如(ru)圖2-7所示(shi)。


6.jpg7.jpg


  分析圖(tu)2-6中(zhong)的(de)(de)(de)(de)極化曲線發現:母(mu)(mu)材(cai)(cai)、完整焊縫(feng)(feng)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能相(xiang)(xiang)近;與母(mu)(mu)材(cai)(cai)、完整焊縫(feng)(feng)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)極化曲線相(xiang)(xiang)比較,已(yi)(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)部(bu)分焊縫(feng)(feng)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電位較小(xiao)、維(wei)鈍電流密度較大。根據(ju)鈍態材(cai)(cai)料(liao)耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能的(de)(de)(de)(de)判斷依(yi)據(ju)可知,已(yi)(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)部(bu)位焊接(jie)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)性能較低(di)。從實驗后(hou)材(cai)(cai)料(liao)表(biao)(biao)面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)形貌來看(圖(tu)2-7),母(mu)(mu)材(cai)(cai)、完整焊縫(feng)(feng)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)只(zhi)有(you)很少的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)坑(keng)(keng),而(er)已(yi)(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)部(bu)位焊接(jie)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)不但點(dian)蝕(shi)(shi)數(shu)量(liang)多,而(er)且個別點(dian)蝕(shi)(shi)坑(keng)(keng)的(de)(de)(de)(de)面(mian)積較大。通過前面(mian)的(de)(de)(de)(de)微觀結構分析可知,在已(yi)(yi)腐(fu)蝕(shi)(shi)焊縫(feng)(feng)材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)發現了(le)馬氏體組織,已(yi)(yi)有(you)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)表(biao)(biao)明,馬氏體相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電位比奧氏體相(xiang)(xiang)低(di),因此,馬氏體相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)存在降低(di)了(le)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)性能。


  另外,受力狀態對點蝕的形成也有一定影響。存在應力的情況下,應力能夠提高金屬電化學活性、促進MnS等夾雜物的溶解,使點蝕優先在此處發生。材料表面的粗糙度也是影響不銹鋼腐蝕(shi)的重要素之一,該部分將在最后一章敘述。