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)廠不銹鋼(gang)(gang)管道多使用(yong)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)，工(gong)廠階(jie)段未進(jin)行鈍化(hua)處(chu)理，工(gong)程階(jie)段現(xian)場的(de)化(hua)學(xue)處(chu)理未能保證管道的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性能。在特殊的(de)環境中會發(fa)生(sheng)多種(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，主(zhu)要包含點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、電(dian)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(jun)影(ying)響(xiang)管道服(fu)役性能，危害機組安全。采用(yong)表(biao)面鈍化(hua)處(chu)理技術(shu)，可在不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面形成(cheng)致密的(de)鈍化(hua)膜，形成(cheng)有效的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)防護屏障。至德鋼(gang)(gang)業對比316L奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)管道電(dian)化(hua)學(xue)鈍化(hua)技術(shu)與自然、酸洗鈍化(hua)技術(shu)處(chu)理后對不銹鋼(gang)(gang)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性差異，探(tan)究處(chu)理后服(fu)役性能。
一(yi)、試驗
本文(wen)采(cai)用某核(he)電管道用316L不銹鋼零(ling)件做鈍化(hua)試(shi)樣，尺寸(cun)為(wei)50×30×12mm，其表(biao)面(mian)狀態(tai)為(wei)自(zi)然鈍化(hua)條(tiao)件，酸洗鈍化(hua)條(tiao)件，電化(hua)學鈍化(hua)條(tiao)件。鈍化(hua)后分別(bie)加工(gong)成(cheng)不同尺寸(cun)試(shi)樣進行研究。
1. 不(bu)銹鋼表面處理
不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)影響鈍化膜耐蝕性能(neng)，不(bu)同不(bu)銹(xiu)鋼臨(lin)界(jie)點蝕溫(wen)度(du)與(yu)表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)有(you)相關(guan)性。為保(bao)證加工表(biao)面(mian)(mian)一致，本文中(zhong)將采用(yong)(yong)機械加工處理不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)，水洗除油(you)后，并用(yong)(yong)砂紙拋光(guang)打磨，表(biao)面(mian)(mian)呈光(guang)亮狀態待用(yong)(yong)。
a. 自然(ran)鈍(dun)化
放置于不含(han)氯離子的空氣中(zhong)若(ruo)干小時，待(dai)表面變成銀白色(se)時取出(chu)。
b. 酸洗(xi)鈍化(hua)
酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)主(zhu)要包(bao)括如下步驟：水洗—酸洗—水洗—除(chu)掛灰—水洗—鈍(dun)化(hua)(hua)—水洗—中和—水洗—干燥(zao)—除(chu)氫(qing)(qing)。（1）試樣采用浸(jin)(jin)洗的方法浸(jin)(jin)洗酸洗鈍(dun)化(hua)(hua)；（2）為了(le)去除(chu)不銹鋼酸洗后(hou)殘留的一層掛灰，采用電(dian)化(hua)(hua)學除(chu)掛灰法。即(ji)用電(dian)化(hua)(hua)學除(chu)油(you)槽，進(jin)行(xing)陽(yang)極處理。陽(yang)極電(dian)流密度(du)3～5A/dm2，時間(jian)5～10min；（3）用熱的蒸(zheng)餾水清洗2～3次，再(zai)用熱的20%～50%硫酸鈉溶液(ye)浸(jin)(jin)洗；（4）所有316L不銹鋼在(zai)酸洗后(hou)應在(zai)空氣循(xun)環(huan)爐內于180～200℃進(jin)行(xing)除(chu)氫(qing)(qing)處理2～3h，防止(zhi)氫(qing)(qing)脆。
c. 電(dian)化(hua)學(xue)鈍化(hua)
電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)的試(shi)驗過程為(wei)(wei)：水(shui)洗→電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)→水(shui)洗→堿液中和(he)→水(shui)洗。不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)電(dian)化(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)系(xi)統由參比電(dian)極(ji)(ji)(ji)、輔(fu)助(zhu)電(dian)極(ji)(ji)(ji)、工(gong)作電(dian)極(ji)(ji)(ji)構成三電(dian)極(ji)(ji)(ji)體系(xi)。其中溶(rong)液選擇0.1M硝酸，設(she)置(zhi)不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)處(chu)理(li)儀(yi)鈍(dun)(dun)化(hua)電(dian)位為(wei)(wei)0.3V，鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)時間(jian)為(wei)(wei)10分鐘，并以待(dai)處(chu)理(li)的不(bu)銹鋼工(gong)件為(wei)(wei)工(gong)作電(dian)極(ji)(ji)(ji)自動施加適當電(dian)流，完成不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)的鈍(dun)(dun)化(hua)處(chu)理(li)。
2. 性能(neng)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(wu)試驗
將氯化鈉(na)溶(rong)(rong)于電導率不超過20μS/cm的(de)(de)去離子水中，濃(nong)度(du)為50g/L±5g/L，相當于5%的(de)(de)氯化鈉(na)溶(rong)(rong)液(ye)，用酸度(du)計測量(liang)氯化鈉(na)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)pH值，pH值在6.5～7.2之(zhi)間(jian)；將實驗(yan)放入鹽霧箱內，試驗(yan)面與垂(chui)直方向一般成20°，試驗(yan)周期為720小時，持續噴霧。試驗(yan)中將腐蝕(shi)后的(de)(de)試樣先用棉簽清(qing)(qing)洗(xi)表(biao)面的(de)(de)腐蝕(shi)產(chan)物，再(zai)用超聲波(bo)清(qing)(qing)洗(xi)10分鐘，以及去離子水清(qing)(qing)洗(xi)。
c. 不(bu)銹鋼點蝕(shi)電位試驗
點蝕電(dian)(dian)(dian)位是鈍化膜(mo)開始(shi)發生擊穿破壞的(de)電(dian)(dian)(dian)位，是不(bu)銹鋼重要的(de)電(dian)(dian)(dian)化學性(xing)能指標(biao)。陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化曲(qu)線的(de)測(ce)量使用(yong)動(dong)電(dian)(dian)(dian)位測(ce)量方法，采用(yong)三電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)兩回路體(ti)系，試(shi)驗(yan)介質根據需(xu)要使用(yong)3.5%氯化鈉溶液(ye)，參比電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為飽和(he)甘汞電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為表(biao)面積4cm2的(de)貴金屬鉑片(pian)，研究電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)為環(huan)氧樹脂(zhi)封裝(zhuang)的(de)圓形316L不(bu)銹鋼試(shi)片(pian)，試(shi)片(pian)直徑(jing)為11.3mm（表(biao)面積為1cm2），用(yong)環(huan)氧樹脂(zhi)封裝(zhuang)。掃描(miao)速率為20mV/min，當電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度(du)達到0.4mA/cm2時停(ting)止(zhi)試(shi)驗(yan)，以陽極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化曲(qu)線上對(dui)應電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度(du)10μA/cm2的(de)電(dian)(dian)(dian)位中最正的(de)電(dian)(dian)(dian)位值為點蝕電(dian)(dian)(dian)位。試(shi)驗(yan)溫度(du)30±1℃，通過恒溫水浴鍋控制[2]。
d. 三氯化鐵(tie)點腐(fu)蝕與縫隙腐(fu)蝕試驗
參(can)考GB/T 17897-2016《金(jin)屬和合金(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)不(bu)銹鋼三(san)氯化鐵(tie)(tie)點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法》，通過(guo)浸泡試(shi)(shi)驗(yan)測試(shi)(shi)316L不(bu)銹鋼在三(san)種不(bu)同鈍(dun)化條件的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)情況(kuang)。參(can)考GB/T 10127-2002《不(bu)銹鋼三(san)氯化鐵(tie)(tie)縫隙試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法》。試(shi)(shi)驗(yan)采用(yong)6%FeCl3溶(rong)液(ye)，試(shi)(shi)驗(yan)溫度(du)為35±1℃，將試(shi)(shi)樣放到(dao)溶(rong)液(ye)中的(de)(de)支架(jia)上(shang)，連(lian)續浸泡24h取(qu)出，試(shi)(shi)驗(yan)過(guo)程中容器要(yao)蓋嚴，防止(zhi)溶(rong)液(ye)蒸發。試(shi)(shi)驗(yan)結束后，清除試(shi)(shi)樣上(shang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)產物，清洗烘干，晾置1天后，用(yong)分析天平稱量(liang)失重后的(de)(de)試(shi)(shi)樣質量(liang)。
二、實驗結果以及(ji)分析
1. 藍點(dian)法檢測成膜(mo)致密度
三組不銹鋼(gang)表(biao)面呈(cheng)均勻(yun)的(de)銀白色(se)，沒有(you)明顯的(de)腐(fu)蝕痕(hen)跡，無(wu)顏色(se)不均勻(yun)的(de)斑痕(hen)。用(yong)酚酞試(shi)紙檢查殘液的(de)pH值，呈(cheng)中性(xing)。用(yong)3mL 65%硝酸+1g鐵氰(qing)化鉀配置(zhi)成100mL檢驗試(shi)劑，將浸過試(shi)劑的(de)濾紙貼附在鈍化區(qu)，30秒內未出現藍點，鈍化合格。
2. 鹽(yan)霧試驗
圖中a、b、c分(fen)別為(wei)化(hua)、酸洗鈍化(hua)、電化(hua)學鈍化(hua)處(chu)理后進行鹽霧(wu)(wu)試(shi)驗(yan)后的(de)照(zhao)片。從照(zhao)片可(ke)看出，三(san)組樣品完成鹽霧(wu)(wu)試(shi)驗(yan)后，均發(fa)生不同(tong)程度(du)的(de)腐蝕，其(qi)中耐(nai)鹽霧(wu)(wu)腐蝕性(xing)能(neng)最佳(jia)的(de)處(chu)理工(gong)藝(yi)是電化(hua)學處(chu)理，可(ke)有效地提(ti)高耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)。
3. 不銹(xiu)鋼(gang)點蝕試(shi)驗
通(tong)過比較316L不銹鋼在三種(zhong)不同鈍(dun)化(hua)條件的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)與點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)質量損失，分(fen)析不銹鋼的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)。從表中可(ke)看出，電(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)工藝的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)Ed酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)工藝的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)Es自(zi)然(ran)鈍(dun)化(hua)的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)Ez，說明電(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)工藝的(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)能(neng)(neng)力最(zui)優。不銹鋼三氯(lv)化(hua)鐵點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)，浸泡試(shi)(shi)驗測試(shi)(shi)316L電(dian)(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)處理后表面腐蝕(shi)(shi)量最(zui)少，耐(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)最(zui)強。
4. 縫隙腐蝕試驗
表為自(zi)然鈍(dun)化(hua)、酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)、電(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)處理后的(de)縫(feng)(feng)隙腐蝕(shi)試驗(yan)后質量對比。從表中可(ke)看出，電(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)耐縫(feng)(feng)隙腐蝕(shi)性(xing)、酸洗(xi)鈍(dun)化(hua)耐縫(feng)(feng)隙腐蝕(shi)性(xing)、自(zi)然鈍(dun)化(hua)耐縫(feng)(feng)隙腐蝕(shi)性(xing)，說(shuo)明電(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍(dun)化(hua)工藝(yi)的(de)耐縫(feng)(feng)隙腐蝕(shi)能力(li)最優。
三、結語
浙江至(zhi)德鋼(gang)(gang)(gang)業(ye)有限公司通(tong)過對316L不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表面處(chu)理工藝的進(jin)行(xing)研(yan)究，并比較分析了自然鈍化、酸(suan)性(xing)鈍化和電(dian)(dian)化學(xue)鈍化后(hou)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的表面的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)等性(xing)能(neng)，模擬不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)表面處(chu)理后(hou)的長期服役(yi)性(xing)能(neng)；通(tong)過藍點(dian)試(shi)驗、鹽霧(wu)試(shi)驗、點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位、縫隙(xi)腐蝕(shi)試(shi)驗，模擬進(jin)行(xing)長期服役(yi)性(xing)能(neng)測(ce)試(shi)，最終可(ke)明確工藝參數為溶(rong)液0.1M硝酸(suan)，鈍化電(dian)(dian)位為0.3V，處(chu)理時間為10分鐘的電(dian)(dian)化學(xue)處(chu)理的不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管道各項性(xing)能(neng)優異。
