不锈钢管的主要局部腐蚀形式包括晶间腐蚀、点腐蚀两种,它们形成的原因是什么呢?怎样才能有效避免这些腐蚀的产生呢?下面就来详细讲述。
受到优先腐蚀的是沿晶粒界。这是以前最常见一种局部腐蚀形式。不过现在正在减少。敏化态晶间腐蚀多是由于不锈钢管经450~850℃敏化温度(焊后热影响区),沿钢的晶界会析出富铬的碳化物,这会引起晶界铬贫化。就算是含0.03%碳的***碳不锈钢,如果在敏化温度长期停留也导致铬贫化,此类现象和之前合金元素作用中碳的影响是相同的。固态晶间腐蚀则是因为不锈钢管晶界硅、磷、硫等元素出现偏析。铬镍奥氏体不锈钢在含Cr6+的HNO3中,在高温、高压尿素生产装置上容易产生这种腐蚀形态。
那晶间腐蚀又该怎样防止呢?首先是在焊接用途时要选择含碳量低于0.03%的***碳不锈钢,不过也要避免在敏化温度长时间停留,如有条件也能选用碳小于0.02%的牌号。使用各类不锈钢中含稳定化元素钛、铌的牌号,比如0Cr18Ni11Ti,0Cr18Ni11Nb等。对容易形成固态晶间腐蚀的环境,能够使用尿素级、硝酸级不锈钢等。除了一定要的焊接工艺外,在不锈钢制造与加工时,要防止不锈钢材料经受敏化温度。
现在的腐蚀多数是从不锈钢管表面的某个点产生,再不断进行纵深突入,使用过程产生不锈钢管线外表面的点蚀。不锈钢管点蚀通常表现在含卤素离子,比如Cl-、Br-、F-等的水溶液介质中。点腐蚀是由于此类活性离子在不锈钢管表面钝化膜的薄弱部位破坏了钝化膜而导致的。假如不锈钢的表面含有铁粒子、灰尘与污物等附着物和在MnS等夹杂和部分金属间化合物处,也容易形成点蚀。
有关点腐蚀的预防措施,需要注意的是要定期清洗和维护不锈钢管表面;提高钢的纯度,减少锰和硫等非金属夹杂物含量,使用耐点蚀当量值高的不锈钢管,就是高铬、钼和高铬、钼、氮不锈钢。在含Cl-和海水等谁介质中,增强流速≥1.5m/s,避免不锈钢管表面出现沉积物和海生物附着。
在加工不锈钢管的过程中,管子表面总是会产生黄色或者黑色的氧化皮,它们既不美观又严重影响使用时的耐腐蚀性能,为解决这些问题,不锈钢管加工之后一定要做相应的酸洗钝化处理。
酸洗钝化的目的是清除因焊接、高温处理等加工工序后生成的氧化皮,使不锈钢管表面恢复原有的银亮光泽,并且处理后的不锈钢管表面还会形成一层以铬为主要物质的氧化膜,可以防止不锈钢管再次受到氧化腐蚀,从而达到钝化目的,这样能够增强不锈钢制品的表面耐腐蚀能力,变相延长不锈钢管设备的使用寿命。
从以上钝化的作用可知,不锈钢材料的耐腐蚀性能主要是因为表面覆盖着一层厚度仅为1-15nm的致密钝化膜,这层薄膜能将腐蚀介质完全隔离开来,是不锈钢管防护外界腐蚀的基本屏障。此外不锈钢钝化膜还有着明显的动态特征,因为腐蚀是一个不断变化的动态过程,钝化膜也会形成不断扩散的阻挡层,这会***降低阳极反应程度。一般在外界有还原剂(例如氯离子)的情况下会倾向于破坏膜,而在存在氧化剂(比如空气)时却会不断保持及修复膜。