【干貨】不銹鋼腐蝕工藝、腐蝕機(jī)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(wěn)定的情況下發(fā)生腐蝕。所以說(shuō)，一種不銹鋼不可能對(duì)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意的耐蝕性能。根據(jù)使用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，除機(jī)械失效外，不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)有：不銹鋼的一種嚴(yán)重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應(yīng)力腐蝕開裂、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(dǎo)致不銹鋼被腐蝕的事例幾乎占一半以上。當(dāng)然，現(xiàn)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(nèi)容，包括：不銹鋼腐蝕工藝、腐蝕機(jī)理、腐蝕的類型、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(jù)客戶圖紙電腦設(shè)計(jì)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?jiān)O(shè)計(jì)和菲林制作 運(yùn)用較高檔計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)需要生產(chǎn)的金屬零件，軟件主要采用CAD/CAM軟件。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成后通過(guò)專用設(shè)備曝光形成掩膜板菲林。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要按圖紙尺寸和相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)蝕刻工藝精度準(zhǔn)確設(shè)計(jì)零件各邊線和工藝用剪斷線和折斷線(生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生，成品后去料)。同時(shí)結(jié)合主要材料下料規(guī)格確定每塊菲林上的零件數(shù)量，達(dá)到材料利用率大。

　　2、不銹鋼腐蝕—下料清洗 根據(jù)設(shè)計(jì)確定下料尺寸和規(guī)格?，F(xiàn)在大量使用進(jìn)口鐵鎳合金、進(jìn)口銅帶等金屬，國(guó)內(nèi)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(zhǎng)誤差在±0.3mm以內(nèi)。下料后進(jìn)行去油清洗，烘干后需要達(dá)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#專用油墨配合套稀釋劑調(diào)制使用。油墨厚度盡量均勻一致。根據(jù)零件本身特性設(shè)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(nèi)完成，一般需要達(dá)到class 10萬(wàn)級(jí)。根據(jù)材料和油墨等不同，對(duì)應(yīng)設(shè)置不同的曝光時(shí)間和曝光級(jí)數(shù)。曝光機(jī)必須提前半小時(shí)開機(jī)并對(duì)曝光級(jí)數(shù)進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到要求方可進(jìn)行曝光程序。 針對(duì)材料和油墨不同配置相應(yīng)顯影溶液，通過(guò)顯影機(jī)顯影、泵洗和熱風(fēng)吹干。特別注意需要對(duì)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(xiàn)在主要采用三氯化鐵溶液。根據(jù)零件特點(diǎn)配置不同濃度以達(dá)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(jī)理

　　1、Cr 和Ni 是不銹鋼獲得耐腐蝕性能主要的合金元素。當(dāng)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?yàn)镃r 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(yīng)的得到了提高。

　　2、當(dāng)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)，隨著時(shí)間的作用，便出現(xiàn)材料被破壞的現(xiàn)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，在潮濕的空氣中，附著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、鹽類物質(zhì)(如裝修墻壁的堿水、石灰水、其它裝修材料、有機(jī)物汁液或使用有害介質(zhì)的薄膜和材料包裹)，長(zhǎng)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(xiàn)有污染物質(zhì)和顏色暗淡現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理;

　　(2) 對(duì)出現(xiàn)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(duì)出現(xiàn)嚴(yán)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(dāng)管內(nèi)水長(zhǎng)時(shí)間處于低流速或靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，管道中的鐵屑、細(xì)微泥沙、金屬夾雜物等在管壁位置長(zhǎng)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(duì)管道進(jìn)行試壓和清洗，這類水源中含有大量的金屬礦物質(zhì)、細(xì)微泥沙及Cl-氯離子、SO2-硫酸根離子, 一方面管道中的鐵屑、細(xì)微泥沙、金屬夾雜物等在管壁位置長(zhǎng)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(nèi)壁閉塞區(qū)，在閉塞區(qū)內(nèi)氧的還原反應(yīng)停止。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(qiáng)，很容易穿透氧化膜到達(dá)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(guī)范對(duì)管道進(jìn)行清洗，管道長(zhǎng)時(shí)間靜止，導(dǎo)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(nèi)，成為腐蝕發(fā)生的必然因素。

　　3、建議解決方案

　　(1) 對(duì)已出現(xiàn)腐蝕的部位，立即進(jìn)行更換處理;

　　(2) 對(duì)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(nèi);

　　(3) 管道試壓和清洗的水源應(yīng)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(yīng)排除管內(nèi)積水，若管內(nèi)積水無(wú)法排盡時(shí)，應(yīng)設(shè)法使管道系統(tǒng)至少每周通水循環(huán)一次;

　　三、 應(yīng)力腐蝕

　　1、主要特點(diǎn)：金屬在腐蝕介質(zhì)及拉應(yīng)力外加應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生破裂現(xiàn)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(yīng)力來(lái)源一般為加工殘余應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力、操作時(shí)熱應(yīng)力、操作時(shí)加工應(yīng)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(yīng)力、操作時(shí)熱應(yīng)力、操作時(shí)加工應(yīng)力等;

　　(2) 304奧氏體不銹鋼常見(jiàn)的應(yīng)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(xiàn)腐蝕的部位，應(yīng)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(yīng)盡量避免產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，盡量使用結(jié)構(gòu)具有應(yīng)力集中系數(shù)，并使其與介質(zhì)接觸部分具有殘余拉應(yīng)力;

　　(3) 選擇一些抗應(yīng)力腐蝕較強(qiáng)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(yán)格控制水中氯、納化物含量;

　　(5) 管道清洗、試壓完畢后，應(yīng)排除管內(nèi)積水，若管內(nèi)積水無(wú)法排盡時(shí)，應(yīng)設(shè)法使道系統(tǒng)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(shè)備，由于水分和腐蝕性物質(zhì)的進(jìn)入而發(fā)生的腐蝕現(xiàn)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(qiáng)的隱蔽性且難以檢測(cè)，往往很難在察覺(jué)，容易引起突發(fā)的嚴(yán)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(dǎo)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(dǎo)致不銹鋼管道的腐蝕和失效;

　　(2) 管道埋地敷設(shè)時(shí)，未按照規(guī)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(dǎo)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(qū)，在閉塞區(qū)內(nèi)氧的濃度大幅度降低，氧的還原反應(yīng)停止。隨著土壤中的CL-和SO2-在縫隙間的長(zhǎng)時(shí)間積聚、停留，而破壞了鋼材表面的鈍化膜，導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)生;

　　3、建議解決方案

　　(1) 對(duì)已出現(xiàn)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(xiàn)輕度腐蝕可使用鈍化膏除銹，并用清水沖洗;

　　(3) 使用正規(guī)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(jī)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(jī)理、腐蝕的類型、發(fā)生原因和處理方法。對(duì)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(biāo)準(zhǔn)的，在蝕刻速度、蝕刻平整度、蝕刻粗糙(光亮)度、側(cè)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。現(xiàn)在，大家應(yīng)該都掌握了上述的不銹鋼腐蝕的相關(guān)內(nèi)容了吧?希望這些知識(shí)能夠給大家?guī)?lái)幫助

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