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)廠不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管道多(duo)使用奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，工(gong)廠階段未進行鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)，工(gong)程階段現場(chang)的化(hua)學處(chu)(chu)理(li)未能(neng)保(bao)證管道的耐(nai)蝕(shi)性能(neng)。在(zai)(zai)特殊的環境中(zhong)會(hui)發生(sheng)多(duo)種腐(fu)蝕(shi)，主要包(bao)含點腐(fu)蝕(shi)、縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)、晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)、電(dian)偶腐(fu)蝕(shi)和應力腐(fu)蝕(shi)，各類腐(fu)蝕(shi)均影(ying)響管道服(fu)役性能(neng)，危害機組安全。采用表面鈍化(hua)處(chu)(chu)理(li)技術(shu)，可(ke)在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)表面形(xing)成(cheng)致(zhi)密的鈍化(hua)膜(mo)，形(xing)成(cheng)有效的腐(fu)蝕(shi)防護屏障。至德鋼(gang)(gang)(gang)(gang)業(ye)對比316L奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管道電(dian)化(hua)學鈍化(hua)技術(shu)與自然、酸洗鈍化(hua)技術(shu)處(chu)(chu)理(li)后(hou)對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)蝕(shi)性差異，探究(jiu)處(chu)(chu)理(li)后(hou)服(fu)役性能(neng)。
一、試驗(yan)
本文采用某核電(dian)管道用316L不銹(xiu)鋼(gang)零(ling)件(jian)(jian)做鈍(dun)化(hua)試樣(yang)，尺寸(cun)為(wei)(wei)50×30×12mm，其表面狀態為(wei)(wei)自然鈍(dun)化(hua)條件(jian)(jian)，酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)條件(jian)(jian)，電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)條件(jian)(jian)。鈍(dun)化(hua)后分別加工成不同尺寸(cun)試樣(yang)進行研究。
1. 不(bu)銹鋼表(biao)面處理
不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)粗(cu)糙度(du)影響鈍化膜(mo)耐蝕性能，不(bu)同不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼臨界點蝕溫(wen)度(du)與表面(mian)粗(cu)糙度(du)有相關性。為保證加工表面(mian)一致，本文中將采用(yong)(yong)機械加工處(chu)理不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)，水洗除油后，并用(yong)(yong)砂紙拋光打磨，表面(mian)呈(cheng)光亮狀態待用(yong)(yong)。
a. 自然鈍化
放置于不含(han)氯離子的空氣中若干小時，待(dai)表面變成銀白色時取出(chu)。
b. 酸(suan)洗(xi)鈍化
酸洗(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)主要(yao)包括如下步(bu)驟：水洗(xi)(xi)(xi)—酸洗(xi)(xi)(xi)—水洗(xi)(xi)(xi)—除(chu)掛灰—水洗(xi)(xi)(xi)—鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)—水洗(xi)(xi)(xi)—中和—水洗(xi)(xi)(xi)—干燥—除(chu)氫(qing)。（1）試樣采(cai)用浸洗(xi)(xi)(xi)的(de)方法浸洗(xi)(xi)(xi)酸洗(xi)(xi)(xi)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)；（2）為了(le)去除(chu)不銹鋼(gang)酸洗(xi)(xi)(xi)后殘留的(de)一(yi)層掛灰，采(cai)用電化(hua)(hua)(hua)學除(chu)掛灰法。即用電化(hua)(hua)(hua)學除(chu)油槽，進(jin)行陽(yang)極(ji)處(chu)理。陽(yang)極(ji)電流密(mi)度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用熱(re)的(de)蒸餾水清(qing)洗(xi)(xi)(xi)2～3次，再用熱(re)的(de)20%～50%硫酸鈉溶液浸洗(xi)(xi)(xi)；（4）所有316L不銹鋼(gang)在酸洗(xi)(xi)(xi)后應在空氣循(xun)環爐內于(yu)180～200℃進(jin)行除(chu)氫(qing)處(chu)理2～3h，防止氫(qing)脆。
c. 電化學鈍化
電(dian)(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試(shi)驗過(guo)程為(wei)：水(shui)洗(xi)→電(dian)(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)→水(shui)洗(xi)→堿液中和→水(shui)洗(xi)。不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)(chu)理(li)系統由(you)參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)、輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)、工(gong)作電(dian)(dian)(dian)極(ji)構成三(san)電(dian)(dian)(dian)極(ji)體系。其中溶液選(xuan)擇0.1M硝酸，設置(zhi)不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)理(li)儀鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)為(wei)0.3V，鈍(dun)化(hua)處(chu)(chu)理(li)時間為(wei)10分鐘，并(bing)以待(dai)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)工(gong)件為(wei)工(gong)作電(dian)(dian)(dian)極(ji)自動施加適當電(dian)(dian)(dian)流，完成不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)處(chu)(chu)理(li)。
2. 性(xing)能檢測
a. 藍點測試(shi)
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(hua)鈉溶(rong)于電導率不超過20μS/cm的(de)去離(li)子水中，濃度為(wei)50g/L±5g/L，相當于5%的(de)氯化(hua)鈉溶(rong)液，用酸度計(ji)測量(liang)氯化(hua)鈉溶(rong)液的(de)pH值，pH值在6.5～7.2之間；將實驗(yan)(yan)放入鹽霧箱內，試(shi)驗(yan)(yan)面與垂直方向一般成20°，試(shi)驗(yan)(yan)周期為(wei)720小(xiao)時，持(chi)續噴霧。試(shi)驗(yan)(yan)中將腐(fu)蝕(shi)后的(de)試(shi)樣先(xian)用棉(mian)簽清(qing)洗(xi)表面的(de)腐(fu)蝕(shi)產物，再用超聲(sheng)波清(qing)洗(xi)10分鐘，以及去離(li)子水清(qing)洗(xi)。
c. 不(bu)銹鋼點蝕電位試驗(yan)
點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位是鈍(dun)化(hua)(hua)膜開始發生擊穿破壞(huai)的電(dian)(dian)(dian)位，是不(bu)銹(xiu)鋼重要(yao)的電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學性能指標。陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲線(xian)的測量(liang)(liang)使(shi)用(yong)動電(dian)(dian)(dian)位測量(liang)(liang)方法，采(cai)用(yong)三(san)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)兩回路體系，試驗介質(zhi)根據需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)3.5%氯(lv)化(hua)(hua)鈉溶液(ye)，參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)飽和甘汞電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)表面積(ji)4cm2的貴金(jin)屬(shu)鉑(bo)片(pian)，研究電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)為(wei)環氧(yang)(yang)樹脂封裝(zhuang)的圓形316L不(bu)銹(xiu)鋼試片(pian)，試片(pian)直徑(jing)為(wei)11.3mm（表面積(ji)為(wei)1cm2），用(yong)環氧(yang)(yang)樹脂封裝(zhuang)。掃描速率(lv)為(wei)20mV/min，當(dang)電(dian)(dian)(dian)流密度達到0.4mA/cm2時停止試驗，以陽極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)(hua)曲線(xian)上對應電(dian)(dian)(dian)流密度10μA/cm2的電(dian)(dian)(dian)位中最正的電(dian)(dian)(dian)位值為(wei)點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位。試驗溫度30±1℃，通過恒(heng)溫水(shui)浴鍋(guo)控(kong)制[2]。
d. 三氯化(hua)鐵點腐(fu)蝕與縫隙腐(fu)蝕試驗
參(can)考GB/T 17897-2016《金屬(shu)和合金的(de)腐蝕(shi)不銹(xiu)鋼三(san)(san)氯化鐵點腐蝕(shi)試(shi)驗方法(fa)》，通過(guo)浸泡(pao)試(shi)驗測(ce)試(shi)316L不銹(xiu)鋼在三(san)(san)種不同鈍化條(tiao)件的(de)腐蝕(shi)情況。參(can)考GB/T 10127-2002《不銹(xiu)鋼三(san)(san)氯化鐵縫(feng)隙試(shi)驗方法(fa)》。試(shi)驗采(cai)用6%FeCl3溶(rong)(rong)液，試(shi)驗溫度為35±1℃，將試(shi)樣放到溶(rong)(rong)液中(zhong)的(de)支(zhi)架上，連續浸泡(pao)24h取出，試(shi)驗過(guo)程中(zhong)容(rong)器(qi)要蓋(gai)嚴，防(fang)止溶(rong)(rong)液蒸(zheng)發。試(shi)驗結束后，清除試(shi)樣上的(de)腐蝕(shi)產(chan)物，清洗烘干，晾置1天后，用分析天平稱量(liang)失(shi)重后的(de)試(shi)樣質量(liang)。
二、實驗結(jie)果以(yi)及(ji)分析
1. 藍(lan)點法檢測成膜致(zhi)密度(du)
三(san)組不(bu)銹鋼表面呈均(jun)勻的銀白色(se)，沒有(you)明顯的腐蝕痕跡，無顏色(se)不(bu)均(jun)勻的斑痕。用酚酞試(shi)紙檢(jian)查殘液的pH值，呈中性。用3mL 65%硝酸(suan)+1g鐵(tie)氰化鉀配置成100mL檢(jian)驗試(shi)劑，將(jiang)浸過試(shi)劑的濾(lv)紙貼附在鈍化區，30秒內未出現藍點，鈍化合格。
2. 鹽霧(wu)試驗
圖中a、b、c分別(bie)為化(hua)、酸洗鈍(dun)化(hua)、電化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)理后進行鹽(yan)霧試驗后的(de)(de)照片(pian)。從(cong)照片(pian)可看出(chu)，三組樣品完(wan)成(cheng)鹽(yan)霧試驗后，均發生不同(tong)程度(du)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)，其中耐(nai)鹽(yan)霧腐(fu)蝕(shi)性能最佳的(de)(de)處(chu)理工藝是(shi)電化(hua)學處(chu)理，可有(you)效(xiao)地提高耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能。
3. 不銹鋼點蝕試驗(yan)
通(tong)過比較316L不(bu)(bu)銹鋼在三(san)種不(bu)(bu)同鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)條件的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位與點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)質(zhi)量損失，分析不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)耐腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。從表中(zhong)可看出(chu)，電(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位Ed酸洗鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位Es自然(ran)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位Ez，說明電(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工藝的(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)能(neng)力最(zui)(zui)優。不(bu)(bu)銹鋼三(san)氯化(hua)(hua)鐵點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，浸泡試(shi)驗測試(shi)316L電(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)處理后表面腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)量最(zui)(zui)少，耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)最(zui)(zui)強。
4. 縫隙腐蝕(shi)試(shi)驗
表(biao)為自然鈍化(hua)(hua)、酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)、電化(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)處理后(hou)的縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕試驗(yan)后(hou)質(zhi)量對比(bi)。從(cong)表(biao)中可看出，電化(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕性(xing)、酸洗(xi)鈍化(hua)(hua)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕性(xing)、自然鈍化(hua)(hua)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕性(xing)，說(shuo)明電化(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)工藝的耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕能(neng)力最優。
三、結語
浙江至(zhi)德鋼(gang)(gang)(gang)業有限(xian)公司(si)通過(guo)對316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)(biao)面(mian)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)的進行研究，并比較分(fen)析了自然(ran)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)、酸(suan)性(xing)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)和電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)后不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的表(biao)(biao)面(mian)的耐腐蝕(shi)性(xing)等性(xing)能，模(mo)擬不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表(biao)(biao)面(mian)處(chu)理(li)后的長期(qi)服役性(xing)能；通過(guo)藍點試(shi)驗(yan)、鹽霧試(shi)驗(yan)、點蝕(shi)電(dian)位、縫隙(xi)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)，模(mo)擬進行長期(qi)服役性(xing)能測試(shi)，最終可明確工(gong)藝(yi)參數為溶液0.1M硝酸(suan)，鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)電(dian)位為0.3V，處(chu)理(li)時間為10分(fen)鐘的電(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學處(chu)理(li)的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)道(dao)各項(xiang)性(xing)能優異(yi)。
