不锈钢化学品船腐蚀因素及防护措施分析

2010-08-15范华兵

船舶与海洋工程 2010年4期

范华兵

（中国船级社涪陵办事处，重庆 408000）

0 前言

近年来，国内建造化学品船的数量逐渐增多，其液货舱和液货管绝大部分采用不锈钢建造，为了确保耐腐蚀性、焊接性和经济性，通常选用的不锈钢有 316L（00Cr17Ni14Mo2）、304L（0Cr18Ni9）及2205双相不锈钢（022Cr23Ni5Mo3N），但部分化学品船在完工时其不锈钢表面出现严重腐蚀。作者就川东造船厂建造的3000吨级和9000吨级不锈钢散货船出现的问题来探讨不锈钢的腐蚀因数和防护措施。

1 不锈钢特性

所谓“不锈钢”是指在大气及弱腐蚀介质中耐腐蚀的钢。其耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素（如316L，Cr含量16%～18%），Cr元素易于氧化，能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使钢的电极电位和在氧化介质中的耐蚀性有突变性的提高。实际上没有绝对不受腐蚀的钢种,只是在不同介质中腐蚀速度不同。在化学品船建造过程中，不锈钢主要有点腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀。

2 腐蚀类型及防护措施

2.1 点蚀

又称孔蚀，是在不锈钢表面产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态。蚀孔在不锈钢表面分布有的分散，有的较密集。点蚀的破坏性和隐患性甚大，发生点蚀时虽然不锈钢失重不大，但由于阳极面积非常小，阳极上流过的腐蚀电流密度很大，造成很高的金属溶解速度，严重时可使设备穿孔破坏。点蚀还会使晶间腐蚀，剥蚀，应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳加剧[1]。

点蚀常发生于不锈钢表面的缺陷部位，如焊接飞溅点、划痕、垫圈、搭接的焊接接头。当介质中有活性阴离子（如氯离子）时，则其首先吸附在钝化膜的缺陷处，并和钝化膜中的阳离子生成可溶性氯化物即蚀核，并逐渐引发点蚀。

采用合理的工艺是防止发生点蚀的重要措施。不锈钢材料不能与碳钢混合堆放，在内场堆放和制作分段时应采用木质垫，加工场地应保持清洁、干燥；不锈钢板、管下料时不能使用碳钢器具以防渗碳，可使用等离子切割；内场每一分段制作完毕，应立即对不锈钢焊缝和液货舱表面进行打磨和抛光，清除所有焊渣，飞溅物，污点，并在不锈钢表面覆盖一层防护膜，以防雨水和其它飞溅；液货舱内的胎架、脚手架与不锈钢表面接触的一端焊接不锈钢垫板，或者插入木楔等；船舶试航时如需在液货舱内压载海水，试验完毕应尽快抽出海水，并用淡水洗舱，防止海水中的氯离子对不锈钢液货舱表面的腐蚀。

2.2 应力腐蚀

应力腐蚀开裂是指金属在特定腐蚀介质和拉应力的同时作用下发生的脆性断裂。形成的原因比较多，主要是焊接残余拉应力，焊接接头的组织变化，焊前的各种热加工、冷加工引起的残余应力，酸洗处理不当或在母材上随意打弧，焊接接头设计不合理造成应力集中或腐蚀介质的局部浓度提高等。

防止应力腐蚀采取的措施有：

1)合理选择不锈钢材料和焊接材料，根据船舶装载货品的腐蚀性选择不锈钢种类，通常采用焊缝金属中的耐蚀合金（Cr、Ni、Mo）等含量高于母材的焊材。

2)消除应力，在工艺方法上合理布置焊道顺序，如采用分段退步焊等。

3)分段变形和船体合拢变形，不能用普通水火校正，宜用重物，如水泥墩压载校正。

4)采取合理工艺，应尽量使液货舱表面和焊缝处具有最小的残余应力，关键部位适当增加壁厚，并作抛光、喷丸处理。

2.3 晶间腐蚀

晶间腐蚀是指金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界（晶界）深入金属内部而发生的一种局部选择性腐蚀，一般发生在晶界贫铬区（因碳化铬的析出造成贫铬）[2]，该腐蚀隐蔽性较大，易造成突发性破坏。

防止晶间腐蚀采取的措施有：

1)焊前应将焊丝用不锈钢丝刷刷掉表面的氧化皮，并用丙酮清洗；焊条应在 200～250℃ 烘干1h，随取随用；焊前将工件坡口两侧 25mm 范围内的油污等清理干净。焊接时应采用尽可能小的焊接速度。焊条最好不横向摆动，多道焊时，应严格控制层间温度，前道焊低于60℃再焊下道，现场严格按照认可的焊接工艺执行。

2)合理选择焊接材料，降低焊缝金属碳含量，并使接头中出现少量对控制晶间腐蚀有一定作用的铁素体，最好用超低碳奥氏体不锈钢焊条。