不銹鋼作為航天、核電和海洋工程零部件在苛刻服役環(huán)境中的主要用材，其表面保護(hù)性鈍化膜的完整性決定了零部件在制造及服役條件下的耐蝕性，是影響設(shè)備質(zhì)量及可靠性的關(guān)鍵因素之一。然而，在不銹鋼零部件制造、安裝、運(yùn)行等不同階段，其表面鈍化膜受到破壞，導(dǎo)致不銹鋼在工程安裝以及服役階段發(fā)生腐蝕。

一、鈍化膜完整性的影響因素

不銹鋼鈍化膜的完整性主要涉及氧化物的成分、厚度、致密性、覆蓋度等，特別是富鉻層氧化物的覆蓋度和致密性。在零部件制造和工程安裝階段，表面粗糙度、局域形變和劃傷、異質(zhì)污染以及熱加工等都會(huì)影響不銹鋼在大氣或腐蝕介質(zhì)中自發(fā)形成鈍化膜的完整性。這些特征可以通過電化學(xué)阻抗、腐蝕電位等耐蝕性指標(biāo)進(jìn)行間接分析。

1、表面粗糙度、變形及劃傷

表面粗糙度是評(píng)價(jià)表面質(zhì)量的典型指標(biāo)之一。表面粗糙度增大將降低不銹鋼鈍化膜的完整性及其耐蝕性。ARASH等研究發(fā)現(xiàn)，316LVM不銹鋼表面粗糙度的降低能夠提高材料耐均勻腐蝕性能。王梅豐等研究了304不銹鋼硝酸鈍化后的阻抗及電化學(xué)噪聲，結(jié)果發(fā)現(xiàn)表面粗糙度降低使得鈍化后不銹鋼的電荷轉(zhuǎn)移電阻升高，電位標(biāo)準(zhǔn)偏差和電流標(biāo)準(zhǔn)偏差降低，而噪聲電阻增大。這表明在光滑不銹鋼表面更容易形成致密穩(wěn)定且耐腐蝕性強(qiáng)的氧化膜。LATIFI等通過對(duì)316L不銹鋼表面特性研究發(fā)現(xiàn)，不銹鋼表面的腐蝕電流密度與其表面粗糙度呈正相關(guān)趨勢(shì)，表面越光滑，腐蝕電流密度越小，不銹鋼的耐腐蝕性能越強(qiáng)。HONG等研究了不同表面粗糙度301不銹鋼的早期腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)粗糙的表面更容易產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)及穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕。汪軒義等認(rèn)為表面粗糙度越大，暴露出的活性物理缺陷越多，易造成侵蝕性介質(zhì)在凹坑處優(yōu)先吸附富集并破壞鈍化膜完整性，進(jìn)而降低不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能。變形及劃傷是實(shí)際生產(chǎn)、運(yùn)輸和裝配過程中常見的表面損傷形式。表面劃傷及局部強(qiáng)烈的塑性變形將導(dǎo)致材料鈍化膜致密性降低，例如拉拔鋼絲在儲(chǔ)運(yùn)過程中表面劃傷、彈簧加工中機(jī)械劃傷是導(dǎo)致表面局部形成棕紅色腐蝕銹斑的主要原因。在吊裝、切割、卷板或坡口加工等過程中造成的劃痕和油污等會(huì)使表面鈍化膜遭到破壞而產(chǎn)生銹蝕。在較大的塑性變形條件下，基體變形及其與夾雜物的脫離導(dǎo)致鈍化膜致密性降低，2205雙相不銹鋼亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕形核頻率增大，并誘發(fā)微裂紋。LUO等研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重變形會(huì)導(dǎo)致2205雙相不銹鋼鈍化膜的保護(hù)能力降低。在高殘余應(yīng)力或外加應(yīng)力等苛刻服役環(huán)境中，表面劃傷帶來的微觀結(jié)構(gòu)梯度、微區(qū)應(yīng)力集中損傷、材料局部缺陷等極大地影響了材料的耐應(yīng)力腐蝕性能。在機(jī)械磨損和腐蝕介質(zhì)共同作用下，表面嚴(yán)重的塑性變形會(huì)導(dǎo)致鈍化膜破裂，變形區(qū)域晶體缺陷密度急劇增大，腐蝕活性增大。

2、表面異質(zhì)污染

異質(zhì)污染是指不銹鋼和異種金屬接觸后，轉(zhuǎn)移并嵌入在不銹鋼表面的顆粒，常見的異質(zhì)污染為鐵污染和低熔點(diǎn)金屬污染。表面異質(zhì)污染與生產(chǎn)過程中使用的耗材和制備工藝有關(guān)，會(huì)誘發(fā)不銹鋼腐蝕或應(yīng)力腐蝕開裂。劉思航研究發(fā)現(xiàn)：在高錳鋼絲刷打磨奧氏體不銹鋼過程中，少量鋼絲刷黏附在工件表面形成異相馬氏體組織，導(dǎo)致不銹鋼的點(diǎn)蝕活性點(diǎn)增加，耐點(diǎn)蝕性能降低。程從前等對(duì)不銹鋼表面鐵污染和低熔點(diǎn)金屬污染的產(chǎn)生及其對(duì)不銹鋼耐蝕性的影響進(jìn)行了研究。腐蝕形貌結(jié)果表明，表面低熔點(diǎn)金屬污染和鐵污染會(huì)導(dǎo)致鈍化膜覆蓋度降低。動(dòng)電位極化測(cè)試結(jié)果表明，低熔點(diǎn)金屬和鐵污染的活性腐蝕，降低了不銹鋼的腐蝕電位、增大了腐蝕電流密度，同時(shí)使點(diǎn)蝕電位降低，誘發(fā)不銹鋼點(diǎn)蝕。

3、熱加工

焊接熱輸入會(huì)影響焊縫及其熱影響區(qū)的組織成分以及表面氧化膜的形成，從而影響不銹鋼鈍化膜完整性。其中，熱影響區(qū)敏化是焊接關(guān)注的重點(diǎn)。當(dāng)熱影響區(qū)的溫度在不銹鋼敏化區(qū)間時(shí)，不銹鋼組織會(huì)析出晶間富鉻相，導(dǎo)致基體固溶的鉻含量降低，晶界附近鈍化膜中鉻含量也降低。研究表明，敏化處理使304不銹鋼鈍化膜中的點(diǎn)缺陷含量增大，這會(huì)促進(jìn)亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的發(fā)生。趙麗萍等對(duì)低鎳鉻錳氮奧氏體不銹鋼在550~750 ℃進(jìn)行了敏化處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不銹鋼阻抗隨敏化溫度升高和時(shí)間延長(zhǎng)而降低。研究發(fā)現(xiàn)600 ℃敏化處理后2205雙相鋼表面鈍化膜中點(diǎn)缺陷摻雜濃度增大、鉻氧化物含量降低；850 ℃敏化處理后2205雙相鋼與其固溶態(tài)樣品相比，氧化膜的表面能帶帶隙降低，表面態(tài)密度、滿帶與未滿帶比值均增加，氧化膜完整性降低。焊接熱輸入對(duì)表面氧化物膜的影響不可忽略，但相關(guān)研究相對(duì)較少。高溫氧化膜中鉻含量低于室溫鈍化膜中鉻含量，同時(shí)氧化膜中裂隙等缺陷增加了焊接接頭在常溫條件下的腐蝕敏感性。LING等研究發(fā)現(xiàn)，奧氏體不銹鋼焊接高溫氧化膜中富鉻氧化物不完整，在高溫水環(huán)境中氧通過不致密的氧化物缺陷擴(kuò)散至基體金屬，導(dǎo)致基體腐蝕。

二、鈍化膜完整性對(duì)不銹鋼海洋大氣腐蝕的影響

在海洋大氣環(huán)境中，表面沉積的鹽粒吸潮后不銹鋼發(fā)生液膜下腐蝕是不銹鋼的典型腐蝕行為。由于表面電解質(zhì)膜受氣候、地理環(huán)境等多因素影響，加之不銹鋼不同成分下鈍化膜的形成和再鈍化能力存在差異，因此海洋大氣環(huán)境中不銹鋼腐蝕的影響因素和研究方法眾多。表面粗糙度、變形、焊接等會(huì)對(duì)不銹鋼海洋大氣腐蝕產(chǎn)生明顯影響。WALLINDER等的研究表明，對(duì)于暴露于海洋大氣環(huán)境中的304L不銹鋼，其表面粗糙度不同會(huì)引起表面鹽粒和潤(rùn)濕性不同，從而導(dǎo)致304L不銹鋼腐蝕程度不同，表面粗糙度大的不銹鋼，腐蝕程度更高。ASAMI等比較了幾種經(jīng)不同表面工藝（光潔表面、拉絲拋光、晶面拋光和光亮退火等）處理后的不銹鋼在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同工藝能夠改變鈍化膜中富鉻氧化物含量及其耐蝕性。此外，在海洋大氣中，液滴、鹽粒以及鹽霧也是不銹鋼腐蝕的重要原因，為此人們對(duì)不同表面狀態(tài)不銹鋼在這些環(huán)境中的腐蝕行為和腐蝕機(jī)理進(jìn)行了大量研究。SCATIGNO等研究了冷軋304L不銹鋼在海洋大氣環(huán)境中的氯離子應(yīng)力腐蝕開裂敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在5%的冷軋變形量下，304L不銹鋼易發(fā)生開裂，當(dāng)變形量大于20%時(shí)，相變和變形綜合作用會(huì)抑制304L不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。除奧氏體不銹鋼之外，近年來雙相不銹鋼在海洋大氣中的腐蝕及其機(jī)理也引起研究者的關(guān)注。ORNEK等研究了液滴低濕度下U形彎曲2205雙相鋼的腐蝕，并發(fā)現(xiàn)475 ℃熱處理后不銹鋼在大氣會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。他們認(rèn)為鐵素體相中組織的改變是誘發(fā)大氣應(yīng)力腐蝕開裂的主要原因；此外，軋制狀態(tài)也對(duì)2205雙相鋼的腐蝕產(chǎn)生影響。在海洋大氣中，由于焊接與敏化作用,不銹鋼焊接接頭各區(qū)域耐蝕性存在明顯差異。樊棟等研究了高鐵車體結(jié)構(gòu)不銹鋼焊接接頭在人造海水中的腐蝕行為，結(jié)果表明焊接時(shí)熱影響區(qū)受到大量熱輸入影響，組織晶粒粗大，耐蝕性較差，特別是底板熱影響區(qū)由于α鐵素體的進(jìn)一步析出致使晶界處貧鉻，因此腐蝕程度最嚴(yán)重。另外還有文獻(xiàn)報(bào)道了敏化態(tài)和固溶態(tài)304不銹鋼在液滴干濕循環(huán)下的腐蝕行為，結(jié)果表明與固溶態(tài)不銹鋼相比，不論是在溶液中還是在不銹鋼表面有液滴沉積條件下，敏化態(tài)不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕的電位降低、臨界相對(duì)氯離子濃度降低；其點(diǎn)蝕形貌具有沿晶間擇優(yōu)腐蝕的特征，表明敏化提高了不銹鋼大氣點(diǎn)蝕的敏感性。盡管上述研究對(duì)不同表面狀態(tài)下不銹鋼在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕開展了探討分析，然而在異質(zhì)污染、表面氧化膜等作用下的大氣環(huán)境腐蝕行為仍有待研究。

三、鈍化膜完整性的質(zhì)檢方法

鑒于不銹鋼表面鈍化膜完整性對(duì)耐蝕性影響的重要性，鈍化膜完整性的檢測(cè)評(píng)價(jià)成為不銹鋼裝備制造與工程階段質(zhì)檢監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。ASME標(biāo)準(zhǔn)、ASTM標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)等均涉及相關(guān)表面質(zhì)量控制與檢測(cè)的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)從不銹鋼零部件制造和工程現(xiàn)場(chǎng)的角度，綜合考慮表面異質(zhì)污染、劃傷等對(duì)鈍化膜損傷的影響，針對(duì)不同條件的鈍化膜，其檢測(cè)方法也應(yīng)有所側(cè)重。目前，根據(jù)加工表面鈍化膜損傷形式不同，鈍化膜完整性的質(zhì)檢方法分為鐵污染的檢測(cè)和化學(xué)鈍化質(zhì)量的檢測(cè)。相關(guān)檢測(cè)方法包括水浸/濕布法、藍(lán)點(diǎn)法、硫酸銅法、電化學(xué)筆法以及鄰菲啰啉顯色法。

四、結(jié)束語(yǔ)

在高鹽高濕的海洋大氣環(huán)境中，不銹鋼材料需具有長(zhǎng)周期安全服役特性，這對(duì)其制造及工程安裝階段的表面質(zhì)量控制提出苛刻要求。零部件在制造和工程安裝階段，鈍化膜劃傷、污染具有廣泛性和隱蔽性。因此，有必要不斷發(fā)展新的鈍化膜檢測(cè)方法、完善相關(guān)的檢測(cè)規(guī)范、提升檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，為零部件質(zhì)量一致性、穩(wěn)定性和安全性監(jiān)控和質(zhì)檢評(píng)估提供有效手段。為此，對(duì)不銹鋼表面鈍化膜的研究方向提出以下建議。一方面，要從加工制造方面，減少對(duì)鈍化膜完整性的破壞，加快表面質(zhì)量對(duì)耐腐蝕性能影響相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，在顯色檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展相關(guān)智能檢測(cè)設(shè)備，建立大數(shù)據(jù)分析方法，這是適應(yīng)健康智能檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的必要途徑。

另一方面，需要進(jìn)一步提升檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，從理論方面建立鈍化膜損傷和顯色關(guān)系的理論模型，通過實(shí)驗(yàn)室理論分析和工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境暴露的腐蝕試驗(yàn)進(jìn)一步明確零部件鈍化膜損傷的形成機(jī)理，以及高鹽高濕海洋大氣環(huán)境對(duì)不銹鋼腐蝕的影響規(guī)律，建立制備工藝-顯色程度-大氣腐蝕的關(guān)系模型，以支撐不銹鋼零部件鈍化膜顯色檢測(cè)及評(píng)估方法的標(biāo)準(zhǔn)化。

五、夢(mèng)能服務(wù)與支持

1、免費(fèi)樣品

如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用，請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項(xiàng)目：驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。

用于維修項(xiàng)目：驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補(bǔ)：提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。

申請(qǐng)用量：在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。

2、免費(fèi)打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試，請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)

夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購(gòu)買通道

零售：購(gòu)買50kg以內(nèi)，線上購(gòu)買，抖店直接下單購(gòu)買。

工廠業(yè)務(wù)：長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開具13%專用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項(xiàng)目保護(hù)。

業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院：提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。