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                          304H不銹鋼管腐蝕原因分析
                          時間:2021-05-27 08:26:21        點擊量:【 】次

                              某鋼管廠采用6.0 mm 304H不銹鋼板經卷繞、回火、噴丸和清洗等制管工序生產的不銹鋼成品鋼管在倉庫放置貯存一段時間后,發現部分鋼管表面局部出現不均勻的紅色銹斑,無法滿足下游客戶對其質量的要求,需要分析產生的原因,找出解決問題的對策。

                          1試驗方法

                              鋼管表面局部出現不均勻紅色銹斑,如圖1所示。采用傳統的化學分析方法檢測銹蝕鋼管的化學成分。采用80℃左右王水酸洗去除鋼管表面紅銹后用掃描電鏡觀察鋼管表面正常區和銹蝕區微觀形貌,并用能譜儀檢測正常區和銹蝕區微區化學成分。用砂輪將銹蝕鋼管表面磨掉約2 mm深后用能譜儀檢測磨面化學成分,并將其數據和化學分析方法數據比較,以確定絕對差值。

                          2試驗結果

                          2.1化學成分

                              銹蝕鋼管用304H不銹鋼熔煉分析和樣品分析

                          結果見表1。

                          2.2掃描電鏡微觀形貌

                              鋼管表面正常區(沒有銹蝕)酸洗前、后微觀形貌如圖2所示,銹蝕區酸洗前、后微觀形貌如圖3所示,嚴重銹蝕區酸洗前、后微觀形貌如圖4所示。

                              銹蝕區中未銹蝕和銹蝕部位能譜取樣位置如圖5所示;嚴重銹蝕區中未脫落和脫落部位能譜取樣區位如圖6所示。酸洗后大凹坑及鄰近平坦區能譜取樣區位如圖7所示;酸洗后大凹坑中小凹坑及鄰近平坦區能譜取樣區位如圖8所示;鋼管砂輪磨削表面能譜取樣區位如圖9所示。

                          3.3能譜分析

                              未經歸化處理的鋼管酸洗前、后表面正常區、銹蝕區、嚴重銹蝕區和內部能譜分析結果見表2。由于304H不銹鋼中碳質量分數為0.078%,與Fe、Cr、Ni、Si、Mn質量分數相比可忽略不計,此外,鋼管經王水酸洗后表面和內部的氧質量分數很小,故對鋼管酸洗后表面和內部能譜分析數據作歸化處理(剔除CO).經歸化處理的部分檢測區位能譜分析結果見表3。

                          4分析討論

                              由表1可知,不銹鋼管所用的304H鋼化學成分符合標準要求,但CrNi含量均接近下限。由圖2可知,正常區表面比較光滑。由圖3a、圖4a及相關能譜分析數據(表2)可知,銹蝕區為鋼管基體表面覆蓋一層含有Fe、Cr、Ni、Si、P、S、C、0、Ca、Na、Mg.K、Cl等多種元素的復合物。根據鋼絲和鋼管生產工藝流程推測,覆蓋層含有如此多的元素主要來源于3個方面:(1)鋼管自身;(2)冷拉過程中的潤滑劑殘留;(3)制管清洗過程中的清洗液殘留。由圖3b、圖4b可知,銹蝕區經酸洗去除表面覆蓋物后,其形貌主要有孔洞、大凹坑和大凹坑中分布的許多小凹坑3種形態組成?;诜治?,可以推測304H不銹鋼管局部銹蝕的原因為生產不銹鋼絲的原材料熱軋線材表面局部存在麻面或麻坑,這些麻面或麻坑在后續冷拉過程中只能變淺但無法徹底消除,鋼絲在拉絲模內高壓、高溫條件下變形時必然將潤滑劑擠入這些缺陷中變成殘留物遺留到鋼管上。凹坑中殘留的潤滑劑在制管回火時和空氣中的氧發生化學反應,形成帶有孔隙的多元復合物,在鋼管浸泡清洗時多元復合物孔隙滲人清洗液,由于暗藏于微孔中的清洗液很難在烘干過程中徹底去除,表面局部凹坑中殘留有清洗液和多元復合物的成品鋼管經包裝入庫貯存后,凹坑中殘留的清洗液、多元復合物和鋼管表面基體產生電化學反應,生成膨松的紅色銹蝕物,當銹蝕物積累到一定量時,將會把表層氧化膜擠破,露出多元復雜的物質(圖4),最終的結果是腐蝕嚴重的地方變成孔洞,腐蝕較輕的地方變成微形凹坑。有的腐蝕區形貌是大凹坑、有的腐蝕區形貌是大凹坑中分布許多小凹坑,這和鋼中元素(主要是CrNi)分布偏析有關(表3)。當304H鋼中CrNi含量遠高于下限時是否也會生銹有待進一步研究。

                          5結論

                              造成304H不銹鋼管局部銹蝕的原因是包裝入庫貯存的成品鋼管表面局部凹坑中殘留有潤滑劑和空氣反應形成的多元復合物以及清洗液,這些物質和鋼管表面基體經漫長的電化學反應,生成紅色的銹蝕物。

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