不銹鋼鋼管腐蝕泄漏原因分析
不銹鋼鋼管是一種中空的長條圓筒狀鋼材，由于其具有相對良好的機(jī)械性能、耐蝕性能、經(jīng)濟(jì)性能，在眾多行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但不銹鋼鋼管仍然存在腐蝕泄漏的問題，影響著不銹鋼鋼管的正常使用。因此，我們需要對腐蝕泄漏的原因進(jìn)行認(rèn)真分析，以解決不銹鋼鋼管的腐蝕滲漏問題。
一、不銹鋼材料特點(diǎn)分析
1.材料特點(diǎn)
不銹鋼全稱為不銹耐酸鋼，有非常好的耐腐蝕性能，在大氣中年平均腐蝕率≤0.01mm。不銹鋼中主要的合金元素是鉻和鎳，在普通的低碳鋼中只要加入≥12%分子量的鉻整個(gè)鋼材就有了抗腐蝕性能。冷凝器換熱管的使用材料一般
為00Cr18Ni10（即通常所說的304L），是一種超低碳不銹鋼，其中，Cr的含量為18%左右，Ni的含量為10%左右，也是在工業(yè)應(yīng)用中最常規(guī)的不銹鋼品種。不銹鋼外表面的有一層氧化膜，稱為鈍化膜，這層膜使材料中的金屬元素與空氣中的氧隔離，從而起到防腐作用。2.加工特點(diǎn)
不銹鋼管的性能除了與材料本身有關(guān)外，還與其加工方式有著密切的關(guān)系。無縫管的制作過程是用合格的坯料冷拔成形，然后進(jìn)行固溶處理（即高溫回火+淬火），接著靜置于強(qiáng)酸環(huán)境中酸洗鈍化，使之形成一層鈍化膜，整個(gè)處理過程是與不銹鋼板材相同的。由于體積小、易處理，其機(jī)械性能優(yōu)于板材。而其加工工藝決定了它的厚度比焊管厚。焊管是由冷軋成的鋼帶（經(jīng)固溶處理）經(jīng)模具后擠壓成鋼管形狀，然后由自動(dòng)氬弧焊自熔焊接而成成形并經(jīng)校直后低溫消應(yīng)力回火，最后進(jìn)行酸洗鈍化。由于生產(chǎn)的鋼帶厚度可控制得比較薄，且生產(chǎn)的成本也較低，因此，焊管的價(jià)格相對便宜。
在局部機(jī)械性能及化學(xué)成分分析上，焊管的性能與無縫管并無明顯差別，但焊管的焊縫是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，其并不體現(xiàn)在力學(xué)上，而是體現(xiàn)在耐腐蝕性能上。由于在焊接的高溫環(huán)境中，奧氏體中固溶的碳化物在奧氏體晶間沉淀析出，即可產(chǎn)生敏化現(xiàn)象，造成碳化物鄰近部分形成貧鉻區(qū)，又因是自熔焊接，所以，合金元素Cr得不到有效補(bǔ)充，使其抗晶間腐蝕的能力降低。
二、宏觀檢查分析
1.外觀檢查
宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，腐蝕是局部的。泄漏部位管外壁有穿透型腐蝕小孔，周圍有黃色的腐蝕凹坑，此外，還有多處黃色腐蝕斑漬。剖開管子發(fā)現(xiàn)，內(nèi)壁除有1處從外壁腐蝕穿透的小孔，無其他缺陷與腐蝕跡象。由此可見，腐蝕是從管外壁開始的。
2.渦流檢測
5號(hào)機(jī)凝汽器共有21494根TP304L不銹鋼管，現(xiàn)場100%渦流檢測共發(fā)現(xiàn)10個(gè)批次265根不銹鋼管存在超標(biāo)缺陷，占檢測數(shù)量的1.23%.主要缺陷為面積型腐蝕和點(diǎn)蝕，部分存在裂紋缺陷。
三、微觀試驗(yàn)分析
1.金相組織分析
凝汽器穿孔管的組織為奧氏體，其孔洞具有腐蝕的特征，見下圖
2.化學(xué)成分分析
對不銹鋼管的C、S、P、Cr、Ni等5種元素的含量進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示，不銹鋼管的上述5元素含量滿足ASTMA213/213M標(biāo)準(zhǔn)要求，具體見表1
3.腐蝕部位成分分析
利用電子探針對TP304L不銹鋼管完好部位與穿孔部位進(jìn)行成分檢測，具體檢測部位如圖2所示，典型腐蝕部位電子探討檢測結(jié)果如表2所示。試樣直接從失效鋼管上用鋼鋸截取，表面未清洗處理，以保證腐蝕產(chǎn)物的完整。圖2中a區(qū)域是不銹鋼管完好部位的電子探針測量圖，測量結(jié)果沒有顯示CI和S元素；而b~d區(qū)域(穿孔部位）的CI含量較高，最高可以達(dá)到1.96%，S的含量可達(dá)到1.21%
4.腐蝕印證試驗(yàn)分析
配制6種含S、CI溶液對完好的TP304L鋼管進(jìn)行腐蝕印證試驗(yàn)。這6種腐蝕溶液分別為H2sO4、CuSO4、Na2S、Na2S+H2SO4、Na2S+HCI和HCI，腐蝕時(shí)間為6h，試驗(yàn)結(jié)果為：CuSO4、Na2S溶液與不銹鋼管不反應(yīng)，H2SO4溶液與Na2S+H2SO4溶液與不銹鋼管的反應(yīng)產(chǎn)物呈黑色，Na2S+HCI溶液和HCI與管子的腐蝕特征與穿孔鋼管的特征非常相似。5.包裝塑料水浴脫CI-試驗(yàn)分析
為尋找腐蝕源CA，對某電廠TP304L不銹鋼管包裝塑料在一定的溫度和時(shí)間下進(jìn)行了水浴脫CI-試驗(yàn)。其試驗(yàn)條件為：在200mL的純凈水(60℃）中加熱30min，內(nèi)層塑料尺寸為15.3cm×10.6cm，外層塑料尺寸為13.0cm×12.4cm。試驗(yàn)結(jié)果表明，內(nèi)層塑料脫C-致水中C-的質(zhì)量濃度為24.1mg/L，外層塑料脫C-致水中C-的質(zhì)量濃度為5.3mg/L。四、原因分析
奧氏體不銹鋼表面鈍化膜有一定的反應(yīng)能力，在一般的介質(zhì)中鈍化膜的溶解和修復(fù)處于動(dòng)平衡狀態(tài)。但只要介質(zhì)中含有活性陰離子時(shí)，自鈍化的平衡態(tài)就會(huì)被破壞。此時(shí)，溶解就占優(yōu)勢，其原因是CI-吸附在鈍化膜表面，把氧原子排擠掉，使鈍化膜上鈍化比較薄弱的點(diǎn)域被擊穿，腐蝕僅僅集中在設(shè)備的某些特定點(diǎn)域，并在這些點(diǎn)域形成深處發(fā)展的腐蝕小坑，而金屬的大部分表面仍保持鈍性。CI-對不銹鋼的腐蝕在極端情況下可在24h內(nèi)穿透，在這種情況下，材料的厚度不起主導(dǎo)作用。
通過對鋼管腐蝕部位的成分分析發(fā)現(xiàn)，失效部位CI和S含量較高，不符合ASTMA213/213M標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，也說明C|和S有可能是腐蝕產(chǎn)生的主要元素。CI主要的作用是降低點(diǎn)蝕電位，促進(jìn)不銹鋼鈍化膜的破壞，導(dǎo)致點(diǎn)蝕產(chǎn)生，而S對點(diǎn)蝕電位影響不大，主要是增加鈍態(tài)電流，改變鈍化膜的性能，降低其防腐性能，二者腐蝕機(jī)制理不一樣。腐蝕穿孔與酸性環(huán)境下的CI和S腐蝕有關(guān)且CI對不銹鋼腐蝕的影響更大，因?yàn)樵贖CI酸性環(huán)境下，不銹鋼管的腐蝕特征與穿孔不銹鋼管子特征非常相似；而在Na2S+H2SO4酸性環(huán)境下，與不銹鋼管的腐蝕特征明顯不同，因此，CI-是腐蝕的關(guān)鍵因素。
腐蝕不銹鋼管的塑料膜包裝經(jīng)塑料水浴脫CI-試驗(yàn)分析結(jié)果表明，內(nèi)層塑料CI-濃度較高。而鋼管包裝按照《鋼管的驗(yàn)收、包裝、標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量證明書》（GB/T2102-2006）的要求，不銹鋼拋光管捆扎前應(yīng)逐根用塑料薄膜包裹，冷拔或冷軋不銹鋼管捆扎前，應(yīng)用不少于2層的麻袋布、編織袋或塑料布緊密包裹。在潮濕環(huán)境下，塑料布由于有支撐，不與不銹鋼管壁緊貼，而使用塑料膜則會(huì)緊貼不銹鋼管壁形成水膜。一般使用的塑料膜為聚氯乙烯PVC，其分子鏈和助劑中含有CI-離子，在南方春夏潮濕的環(huán)境中，陽光照射促使塑料斷鍵，其C-離子會(huì)游離出來并在水膜中局部濃縮，從而形成腐蝕源。
經(jīng)渦流檢測發(fā)現(xiàn)，該批次的不銹鋼管還存在裂紋等缺陷，說明該批管子材質(zhì)存在質(zhì)量控制不到位的情況。
五、結(jié)束語
綜上所述，雖然不銹鋼鋼管有著相對良好的機(jī)械性能、耐蝕性能，但是其仍然會(huì)出現(xiàn)腐蝕泄漏的問題，需要我們及時(shí)對問題進(jìn)行分析，并采取有效的解決措施，以減少腐蝕泄漏問題的出現(xiàn)，從而保障不銹鋼鋼管的正常使用。