【干貨】不銹鋼腐蝕工藝、腐蝕機理淺析

時(shí)間：2019-01-10

　　不銹鋼簡(jiǎn)單的解析就是不會(huì )生銹的鋼，但是真的是這樣嗎?不銹鋼就不會(huì )生銹和被腐蝕嗎?其實(shí)不銹鋼可以說(shuō)是在許多金屬介質(zhì)中具有很好的耐蝕性，但在在某種的特定情況下它有可能因化學(xué)不穩定的情況下發(fā)生腐蝕。所以說(shuō)，一種不銹鋼不可能對所有介質(zhì)都耐蝕。在一般正常的情況下不銹鋼都能提供今人滿(mǎn)意的耐蝕性能。根據使用的經(jīng)驗來(lái)看，除機械失效外，不銹鋼的腐蝕主要表現有：不銹鋼的一種嚴重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應力腐蝕開(kāi)裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導致不銹鋼被腐蝕的事例幾乎占一半以上。當然，現在很多人會(huì )使用這種不銹鋼腐蝕工藝來(lái)做各種蝕刻印刷品。下面來(lái)為大家介紹不銹鋼腐蝕的相關(guān)內容，包括：不銹鋼腐蝕工藝、腐蝕機理、腐蝕的類(lèi)型、發(fā)生原因和處理方法。一起來(lái)看看吧!

　　不銹鋼腐蝕工藝

　　不銹鋼腐蝕法工藝流程一般包括：根據客戶(hù)圖紙電腦設計制造菲林、下料清洗、印刷烘干、曝光顯影、蝕刻、清洗烘干。

　　1、不銹鋼腐蝕—圖紙設計和菲林制作 運用較高檔計算機輔助設計技術(shù)設計需要生產(chǎn)的金屬零件，軟件主要采用CAD/CAM軟件。圖紙設計完成后通過(guò)專(zhuān)用設備曝光形成掩膜板菲林。設計過(guò)程中需要按圖紙尺寸和相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行設計，根據蝕刻工藝精度準確設計零件各邊線(xiàn)和工藝用剪斷線(xiàn)和折斷線(xiàn)(生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生，成品后去料)。同時(shí)結合主要材料下料規格確定每塊菲林上的零件數量，達到材料利用率大。

　　2、不銹鋼腐蝕—下料清洗 根據設計確定下料尺寸和規格?，F在大量使用進(jìn)口鐵鎳合金、進(jìn)口銅帶等金屬，國內原材料主要從日本進(jìn)口。落料不得有毛刺、劃痕和變形。鈑料四邊互為直角，角度誤差 ，變長(cháng)誤差在±0.3mm以?xún)?。下料后進(jìn)行去油清洗，烘干后需要達到表面無(wú)污物、污斑和無(wú)劃痕。

　　3、不銹鋼腐蝕—印刷烘干 通過(guò)至少250目的絲網(wǎng)上膠印刷，采用1500#和1501#專(zhuān)用油墨配合套稀釋劑調制使用。油墨厚度盡量均勻一致。根據零件本身特性設置烘干溫度進(jìn)行有效烘干。

　　4、不銹鋼腐蝕—曝光顯影 曝光在潔凈室內完成，一般需要達到class 10萬(wàn)級。根據材料和油墨等不同，對應設置不同的曝光時(shí)間和曝光級數。曝光機必須提前半小時(shí)開(kāi)機并對曝光級數進(jìn)行測試，達到要求方可進(jìn)行曝光程序。 針對材料和油墨不同配置相應顯影溶液，通過(guò)顯影機顯影、泵洗和熱風(fēng)吹干。特別注意需要對版面進(jìn)行修正，出去多余膠膜等確保成品合格率。

　　5、不銹鋼腐蝕——腐蝕烘干 該步為重要的一步。首先配制好蝕刻液，現在主要采用三氯化鐵溶液。根據零件特點(diǎn)配置不同濃度以達到較好的效果。主要影響因素有溶液溫度、濃度、蝕刻速度。蝕刻后通過(guò)燒堿溶液去摸，清洗烘干。

　　腐蝕機理

　　1、Cr 和Ni 是不銹鋼獲得耐腐蝕性能主要的合金元素。當鋼材中的Cr含量超過(guò)10.5%時(shí)，鋼在大氣中基本不會(huì )生銹。這是因為Cr 和Ni 使不銹鋼和空氣中的氧生成一層十分致密的氧化膜,使不銹鋼鈍化,降低了不銹鋼材料在氧化性介質(zhì)中的腐蝕速度,使不銹鋼的耐腐蝕性能提高，而S30408、S31603的材料的Cr含量在16%以上，耐蝕性能也相應的得到了提高。

　　2、當管材處于雜散電流或酸堿鹽腐蝕環(huán)境中時(shí)，材料本身自鈍化的速度低于被腐蝕的速度時(shí)，隨著(zhù)時(shí)間的作用，便出現材料被破壞的現象。下圖為材料在腐蝕環(huán)境中的被破壞示意圖。

　　不銹鋼腐蝕的類(lèi)型、發(fā)生原因和處理方法

　　一、表面腐蝕：

　　1、主要特點(diǎn)：不銹鋼裸露表面發(fā)生大面積的較為均勻的腐蝕，雖降低產(chǎn)品受力有效面積及其使用壽命，但比局部腐蝕的危害性小。

　　2、常見(jiàn)發(fā)生原因：

　　(1)不銹鋼表面有其他金屬元素(如鐵質(zhì)材料)的粉塵或顆粒附著(zhù)，在潮濕的空氣中，附著(zhù)物與不銹鋼間的冷凝水，將二者連成一個(gè)微電池，引發(fā)電化學(xué)腐蝕;

　　(2)不銹鋼表面粘附含有酸、堿、鹽類(lèi)物質(zhì)(如裝修墻壁的堿水、石灰水、其它裝修材料、有機物汁液或使用有害介質(zhì)的薄膜和材料包裹)，長(cháng)時(shí)間形成金屬表面的腐蝕;

　　(3) 在有污染的空氣中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮、鹽類(lèi)物質(zhì)的大氣 )，遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液點(diǎn)等，引起化學(xué)腐蝕;

　　(4) 割渣、飛濺等易生銹物質(zhì)的附著(zhù)或擊傷表面鈍化層造成的腐蝕; 3、建議處理方案

　　(1) 保持不銹鋼表面的潔凈，如發(fā)現有污染物質(zhì)和顏色暗淡現象發(fā)生，應及時(shí)進(jìn)行清理;

　　(2) 對出現輕度腐蝕的部位，先清除污銹，使用鈍化膏溶液或噴霧涂抹，10秒后再用清水進(jìn)行清洗，使不銹鋼表面重新形成鈍化膜。其它不銹鋼清潔劑亦可;

　　(3) 對出現嚴重腐蝕的管道，需及時(shí)進(jìn)行更換;

　　二、點(diǎn)腐蝕、堆蝕

　　1、主要特點(diǎn)：

　　(1) 點(diǎn)腐蝕主要特點(diǎn): 金屬表面鈍化膜受到局部損壞而造成的，點(diǎn)腐蝕形成后能迅速地向深處發(fā)展，穿透金屬。危害性非常大。材料表面有金屬類(lèi)夾雜物或氯離子時(shí)都可引起點(diǎn)腐蝕;

　　(2) 堆蝕主要特點(diǎn): 當管內水長(cháng)時(shí)間處于低流速或靜止狀態(tài)時(shí)，管道中的鐵屑、細微泥沙、金屬夾雜物等在管壁位置長(cháng)時(shí)間靜止，并逐漸沉積在管連接處和水流下方，逐漸腐蝕堆積;

　　2、常見(jiàn)發(fā)生原因

　　(1) 采用地下井水、山泉水、河水和海水(Cl-氯離子含量約19000ppm)對管道進(jìn)行試壓和清洗，這類(lèi)水源中含有大量的金屬礦物質(zhì)、細微泥沙及Cl-氯離子、SO2-硫酸根離子, 一方面管道中的鐵屑、細微泥沙、金屬夾雜物等在管壁位置長(cháng)時(shí)間靜止，并逐漸沉積在管壁而形成污垢。由表面污垢隔離形成了管內壁閉塞區，在閉塞區內氧的還原反應停止。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間積聚、停留，破壞了鋼材表面的鈍化膜，形成堆蝕;另一方面由于氯離子半徑小，穿透能力強，很容易穿透氧化膜到達不銹鋼表面，并與金屬形成可溶性化合物，使氧化膜發(fā)生變化產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕。

　　(2)管道在安裝完成之后，未按照規范對管道進(jìn)行清洗，管道長(cháng)時(shí)間靜止，導致管道在安裝時(shí)產(chǎn)生的金屬鐵屑、水泥和污物滯留在管內，成為腐蝕發(fā)生的必然因素。

　　3、建議解決方案

　　(1) 對已出現腐蝕的部位，立即進(jìn)行更換處理;

　　(2) 對管子進(jìn)行沖洗，流速在1米/秒以上，將管道在安裝時(shí)殘留的金屬粉末及污物排出管內;

　　(3) 管道試壓和清洗的水源應取用市政生活飲用水，不能采用自取的地下井水、河道水和海水;

　　(4) 管道清洗、試壓完畢后，應排除管內積水，若管內積水無(wú)法排盡時(shí)，應設法使管道系統至少每周通水循環(huán)一次;

　　三、 應力腐蝕

　　1、主要特點(diǎn)：金屬在腐蝕介質(zhì)及拉應力外加應力或內應力的共同作用下產(chǎn)生破裂現象。斷裂方式主要是沿晶的或穿晶的龜裂紋，在氯化和堿性氛氧化物或其它水溶性介質(zhì)中常發(fā)生，發(fā)生概率較小，但危害巨大。

　　2、常見(jiàn)發(fā)生原因

　　(1) 應力來(lái)源一般為加工殘余應力、焊接殘余應力、操作時(shí)熱應力、操作時(shí)加工應力等，從圖片上看，龜裂紋處靠近焊接口，可能存在焊接殘余應力、操作時(shí)熱應力、操作時(shí)加工應力等;

　　(2) 304奧氏體不銹鋼常見(jiàn)的應力腐蝕介質(zhì)為氯化物，氫氧化納，硫酸等，溫度每提高15~20℃，腐蝕速率加倍;

　　3、建議解決方案

　　(1) 已出現腐蝕的部位，應立即進(jìn)行更換處理;

　　(2) 使用資質(zhì)優(yōu)良的施工單位，在焊接和裝配過(guò)程中，應盡量避免產(chǎn)生殘余拉應力，盡量使用結構具有應力集中系數，并使其與介質(zhì)接觸部分具有殘余拉應力;

　　(3) 選擇一些抗應力腐蝕較強的不銹鋼產(chǎn)品，如316L等高鉻鎳素體鋼或經(jīng)過(guò)固溶處理后的不銹鋼產(chǎn)品;

　　(4) 如果水中的特定介質(zhì)不影響使用，除去這些雜質(zhì)就是有效的控制方法，嚴格控制水中氯、納化物含量;

　　(5) 管道清洗、試壓完畢后，應排除管內積水，若管內積水無(wú)法排盡時(shí)，應設法使道系統至少每周通水循環(huán)一次，使縫隙等處有害雜質(zhì)遷移;

　　四、保溫層下腐蝕

　　1、主要特點(diǎn)：

　　是指外部被保溫層覆蓋的管道或設備，由于水分和腐蝕性物質(zhì)的進(jìn)入而發(fā)生的腐蝕現象，常引發(fā)生表面均勻腐蝕和點(diǎn)腐蝕，由于外層保溫材料的存在，具有較強的隱蔽性且難以檢測，往往很難在察覺(jué)，容易引起突發(fā)的嚴重泄漏事故。

　　2、常見(jiàn)發(fā)生原因

　　(1) 使用含有害介質(zhì)的保溫材料或吸水性保溫材料，導致水分滲入保溫層形成電解質(zhì)溶液，特別是局部酸性環(huán)境的形成，導致不銹鋼管道的腐蝕和失效;

　　(2) 管道埋地敷設時(shí)，未按照規范采用涂裹防腐絕緣層或電化學(xué)的防腐方法進(jìn)行外防腐，導致管道接觸泥土中的金屬鐵屑、污物及其它化學(xué)成份，成為腐蝕發(fā)生的必然因素;

　　(3) 由于管道外層的保溫柔材料和泥土形成閉塞區，在閉塞區內氧的濃度大幅度降低，氧的還原反應停止。隨著(zhù)土壤中的CL-和SO2-在縫隙間的長(cháng)時(shí)間積聚、停留，而破壞了鋼材表面的鈍化膜，導致腐蝕產(chǎn)生;

　　3、建議解決方案

　　(1) 對已出現點(diǎn)腐蝕穿孔的部位，立即進(jìn)行更換處理;

　　(2) 管道表面出現輕度腐蝕可使用鈍化膏除銹，并用清水沖洗;

　　(3) 使用正規產(chǎn)家生產(chǎn)的非吸水性保溫材料;

　　(4) 管道埋地敷時(shí)，使用涂裹防腐絕緣層或電化學(xué)的防腐方法進(jìn)行外防腐。如環(huán)氧酚醛有有機涂層，熱噴涂技術(shù) (TSA)，納米涂層等。

　　上述是為大家介紹的不銹鋼腐蝕工藝、腐蝕機理、腐蝕的類(lèi)型、發(fā)生原因和處理方法。對不銹鋼進(jìn)行腐蝕，分化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕，腐蝕加工，也叫蝕刻，任何一種金屬都可以蝕刻，蝕刻是有質(zhì)量標準的，在蝕刻速度、蝕刻平整度、蝕刻粗糙(光亮)度、側腐蝕量、蝕刻成本等諸方面都有不同要求。一般來(lái)說(shuō)，凡是腐蝕的金屬面，都為亞光，若欲得到亮光，就要用拋光工藝，其實(shí)，不管是化拋或是電拋，也都是一種腐蝕，只不過(guò)腐蝕的微弱罷了。要想在一次腐蝕后就得到比較光亮的表面，必須具備兩個(gè)條件：一是原始面比較光亮;第二就是要具備光亮腐蝕的成分與配比?，F在，大家應該都掌握了上述的不銹鋼腐蝕的相關(guān)內容了吧?希望這些知識能夠給大家帶來(lái)幫助

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