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)電廠不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)道多使用(yong)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)，工廠階(jie)(jie)段(duan)未(wei)進行(xing)鈍化處理(li)，工程(cheng)階(jie)(jie)段(duan)現場的化學(xue)處理(li)未(wei)能(neng)保證管(guan)(guan)道的耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。在(zai)特殊(shu)的環境中會發(fa)生多種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，主(zhu)要包含點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、電偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，各類腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)均影響管(guan)(guan)道服役性(xing)(xing)能(neng)，危害機(ji)組安全。采用(yong)表(biao)面鈍化處理(li)技術(shu)，可在(zai)不(bu)銹鋼(gang)(gang)表(biao)面形成(cheng)致密的鈍化膜，形成(cheng)有效的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)防護屏(ping)障。至(zhi)德鋼(gang)(gang)業對(dui)比(bi)316L奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)道電化學(xue)鈍化技術(shu)與自然(ran)、酸洗鈍化技術(shu)處理(li)后對(dui)不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)差異，探(tan)究處理(li)后服役性(xing)(xing)能(neng)。
一、試驗
本文采用某(mou)核電(dian)管道用316L不銹鋼零件(jian)做(zuo)鈍(dun)化(hua)試樣(yang)，尺寸(cun)為(wei)50×30×12mm，其表(biao)面狀態為(wei)自然鈍(dun)化(hua)條(tiao)件(jian)，酸洗鈍(dun)化(hua)條(tiao)件(jian)，電(dian)化(hua)學鈍(dun)化(hua)條(tiao)件(jian)。鈍(dun)化(hua)后分別(bie)加工成不同尺寸(cun)試樣(yang)進(jin)行研究(jiu)。
1. 不(bu)銹(xiu)鋼表面處(chu)理
不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)影響鈍(dun)化膜耐(nai)蝕性能，不(bu)同不(bu)銹鋼臨(lin)界(jie)點蝕溫度(du)與表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)有(you)相關(guan)性。為(wei)保證加(jia)工表(biao)面(mian)(mian)一致，本文(wen)中將采用(yong)機械加(jia)工處理不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)(mian)，水(shui)洗除(chu)油(you)后(hou)，并(bing)用(yong)砂紙拋光打磨，表(biao)面(mian)(mian)呈光亮狀(zhuang)態待用(yong)。
a. 自然(ran)鈍化
放(fang)置于不含氯離子的空氣中若干小時，待表面變成銀白色時取出。
b. 酸洗鈍化
酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化(hua)主要包括如下步(bu)驟：水(shui)(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—水(shui)(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—除(chu)掛(gua)灰(hui)—水(shui)(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—鈍化(hua)—水(shui)(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—中和—水(shui)(shui)(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)—干(gan)燥—除(chu)氫。（1）試樣采用(yong)(yong)(yong)浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的方法浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)鈍化(hua)；（2）為(wei)了去除(chu)不銹(xiu)鋼酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)后殘留的一(yi)層掛(gua)灰(hui)，采用(yong)(yong)(yong)電化(hua)學(xue)除(chu)掛(gua)灰(hui)法。即(ji)用(yong)(yong)(yong)電化(hua)學(xue)除(chu)油槽，進行陽(yang)極處(chu)理(li)。陽(yang)極電流密度3～5A/dm2，時間5～10min；（3）用(yong)(yong)(yong)熱的蒸餾水(shui)(shui)(shui)清洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)2～3次，再用(yong)(yong)(yong)熱的20%～50%硫(liu)酸(suan)(suan)鈉(na)溶液浸洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)；（4）所(suo)有316L不銹(xiu)鋼在(zai)酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)后應(ying)在(zai)空氣循環爐(lu)內(nei)于180～200℃進行除(chu)氫處(chu)理(li)2～3h，防止(zhi)氫脆(cui)。
c. 電(dian)化(hua)學鈍化(hua)
電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)處(chu)理(li)(li)的試驗(yan)過程為(wei)：水(shui)洗→電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)→水(shui)洗→堿液(ye)中(zhong)和→水(shui)洗。不銹鋼(gang)表面電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)處(chu)理(li)(li)系(xi)統由參比電(dian)(dian)極、輔(fu)助(zhu)電(dian)(dian)極、工作電(dian)(dian)極構成(cheng)三電(dian)(dian)極體系(xi)。其中(zhong)溶(rong)液(ye)選擇0.1M硝酸，設置(zhi)不銹鋼(gang)表面處(chu)理(li)(li)儀鈍化(hua)電(dian)(dian)位為(wei)0.3V，鈍化(hua)處(chu)理(li)(li)時間為(wei)10分鐘，并以待(dai)處(chu)理(li)(li)的不銹鋼(gang)工件(jian)為(wei)工作電(dian)(dian)極自(zi)動施加適當(dang)電(dian)(dian)流，完成(cheng)不銹鋼(gang)表面的鈍化(hua)處(chu)理(li)(li)。
2. 性能檢測
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(wu)試驗
將氯化(hua)鈉(na)溶(rong)于電導(dao)率不超過20μS/cm的(de)去(qu)離子水(shui)中(zhong)，濃度為50g/L±5g/L，相當于5%的(de)氯化(hua)鈉(na)溶(rong)液(ye)，用(yong)酸(suan)度計測量氯化(hua)鈉(na)溶(rong)液(ye)的(de)pH值，pH值在(zai)6.5～7.2之(zhi)間；將實(shi)驗放入鹽霧(wu)箱內，試(shi)驗面(mian)與垂(chui)直方向一般成20°，試(shi)驗周期為720小時，持(chi)續噴霧(wu)。試(shi)驗中(zhong)將腐(fu)蝕后(hou)的(de)試(shi)樣先用(yong)棉簽清洗(xi)表面(mian)的(de)腐(fu)蝕產物(wu)，再用(yong)超聲波清洗(xi)10分鐘，以及去(qu)離子水(shui)清洗(xi)。
c. 不銹鋼點蝕電(dian)位試驗(yan)
點蝕電(dian)位(wei)是鈍化膜開始發生擊(ji)穿破壞的電(dian)位(wei)，是不銹(xiu)(xiu)鋼重要的電(dian)化學性能指(zhi)標(biao)。陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化曲(qu)線的測量使(shi)用動電(dian)位(wei)測量方法，采用三電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)兩回路(lu)體系，試(shi)(shi)驗介質根據需要使(shi)用3.5%氯化鈉(na)溶液，參(can)比電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)飽和甘(gan)汞(gong)電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)（SCE），輔助電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)表(biao)面積4cm2的貴金(jin)屬鉑片，研究電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)環氧樹脂(zhi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)的圓形316L不銹(xiu)(xiu)鋼試(shi)(shi)片，試(shi)(shi)片直徑為(wei)11.3mm（表(biao)面積為(wei)1cm2），用環氧樹脂(zhi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)。掃(sao)描速(su)率為(wei)20mV/min，當電(dian)流密(mi)度達到0.4mA/cm2時停止試(shi)(shi)驗，以(yi)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)化曲(qu)線上(shang)對應電(dian)流密(mi)度10μA/cm2的電(dian)位(wei)中最正的電(dian)位(wei)值為(wei)點蝕電(dian)位(wei)。試(shi)(shi)驗溫度30±1℃，通過恒(heng)溫水(shui)浴鍋控制[2]。
d. 三氯化鐵點腐(fu)蝕與(yu)縫隙腐(fu)蝕試驗
參(can)考(kao)GB/T 17897-2016《金屬和合金的(de)腐(fu)蝕(shi)不銹(xiu)鋼三氯化(hua)鐵點(dian)腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)方(fang)法(fa)》，通過浸泡(pao)(pao)試驗(yan)測試316L不銹(xiu)鋼在三種不同鈍化(hua)條件(jian)的(de)腐(fu)蝕(shi)情況(kuang)。參(can)考(kao)GB/T 10127-2002《不銹(xiu)鋼三氯化(hua)鐵縫隙試驗(yan)方(fang)法(fa)》。試驗(yan)采用6%FeCl3溶液(ye)，試驗(yan)溫度為(wei)35±1℃，將試樣(yang)放(fang)到溶液(ye)中的(de)支架上，連續浸泡(pao)(pao)24h取(qu)出，試驗(yan)過程中容器要蓋嚴，防止溶液(ye)蒸(zheng)發(fa)。試驗(yan)結(jie)束(shu)后(hou)，清除試樣(yang)上的(de)腐(fu)蝕(shi)產物，清洗(xi)烘干，晾置(zhi)1天(tian)后(hou)，用分析天(tian)平稱量(liang)(liang)失重后(hou)的(de)試樣(yang)質(zhi)量(liang)(liang)。
二、實驗(yan)結果(guo)以及分(fen)析
1. 藍點法(fa)檢測成(cheng)膜致密度
三組不銹鋼表面(mian)呈(cheng)均(jun)勻(yun)的(de)銀(yin)白色，沒(mei)有明(ming)顯的(de)腐蝕(shi)痕跡(ji)，無顏色不均(jun)勻(yun)的(de)斑痕。用(yong)酚酞試(shi)紙檢(jian)查(cha)殘(can)液(ye)的(de)pH值，呈(cheng)中性。用(yong)3mL 65%硝酸+1g鐵氰(qing)化鉀配(pei)置成100mL檢(jian)驗試(shi)劑(ji)，將浸過試(shi)劑(ji)的(de)濾(lv)紙貼附在鈍(dun)化區，30秒內(nei)未(wei)出(chu)現藍(lan)點，鈍(dun)化合格。
2. 鹽霧試驗(yan)
圖中a、b、c分別為(wei)化、酸洗鈍化、電化學鈍化處理(li)后(hou)(hou)進(jin)行鹽霧試驗后(hou)(hou)的(de)(de)照(zhao)片(pian)。從照(zhao)片(pian)可看出(chu)，三組樣品完成鹽霧試驗后(hou)(hou)，均發生不同程度的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)，其中耐鹽霧腐(fu)蝕(shi)性(xing)能最(zui)佳的(de)(de)處理(li)工(gong)藝是電化學處理(li)，可有效地提(ti)高耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。
3. 不銹鋼點蝕試驗
通過比(bi)較316L不銹鋼(gang)在三種(zhong)不同鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)條件的點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位與點(dian)腐(fu)蝕(shi)質量損失，分析不銹鋼(gang)的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。從(cong)表中可看出，電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位Ed酸洗(xi)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位Es自然鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)的點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位Ez，說明電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)的耐(nai)點(dian)蝕(shi)能(neng)(neng)(neng)力最優。不銹鋼(gang)三氯化(hua)(hua)鐵點(dian)腐(fu)蝕(shi)，浸泡試驗(yan)測試316L電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)處(chu)理后表面腐(fu)蝕(shi)量最少，耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)最強。
4. 縫隙(xi)腐蝕試驗
表為自然鈍(dun)化(hua)、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)、電化(hua)學鈍(dun)化(hua)處(chu)理后(hou)的(de)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)試驗后(hou)質量(liang)對(dui)比。從表中可看(kan)出，電化(hua)學鈍(dun)化(hua)耐縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)性、酸(suan)洗鈍(dun)化(hua)耐縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)性、自然鈍(dun)化(hua)耐縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)性，說明電化(hua)學鈍(dun)化(hua)工藝的(de)耐縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)能力最優。
三、結語
浙(zhe)江至德(de)鋼業有限公(gong)司(si)通(tong)(tong)過(guo)對(dui)316L不銹鋼表面(mian)處理(li)工藝的(de)進行研究，并(bing)比較分析了自然鈍化、酸性鈍化和(he)電化學鈍化后(hou)不銹鋼的(de)表面(mian)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性等性能，模擬(ni)不銹鋼表面(mian)處理(li)后(hou)的(de)長期(qi)服役(yi)性能；通(tong)(tong)過(guo)藍點試(shi)驗(yan)、鹽霧試(shi)驗(yan)、點蝕電位、縫隙腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)，模擬(ni)進行長期(qi)服役(yi)性能測試(shi)，最終可明確工藝參(can)數為溶(rong)液(ye)0.1M硝酸，鈍化電位為0.3V，處理(li)時間為10分鐘的(de)電化學處理(li)的(de)不銹鋼管道(dao)各項性能優(you)異(yi)。
