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海水不锈钢管道焊接工艺抗腐蚀性能的工程实践

2021-10-27石志超

现代制造技术与装备 2021年9期
关键词:不锈钢

石志超

(中广核核电运营有限公司,深圳 518116)

316L不锈钢具备良好的耐腐蚀性能,广泛应用于海水介质中使用的管材和泵材。海水中大量的Cl-是不锈钢受海水腐蚀的主要因素。由于Cl-与M+(金属键)的结合键较强,Cl-容易侵入钝化膜破坏钝化膜而发生腐蚀[1]。在焊缝及其附近区域,由于焊接热的影响,金属组织变化很大,容易产生腐蚀。工程实践中,可以通过焊接控制和钝化处理提高材料的耐腐蚀性能。

1 腐蚀机理

1.1 不锈钢的点蚀

金属管壁内部形成孔状的腐蚀,简称点蚀。点蚀属于电化学腐蚀中的局部腐蚀,其腐蚀机理为聚集在管壁粗糙位置的氯离子为取代氧原子,和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,从而破坏不锈钢钝化膜,并以小蚀孔为中心形成局部微电池,腐蚀至穿孔。

1.2 不锈钢的晶间腐蚀

晶间腐蚀是晶粒之间产生的一种局部腐蚀现象,破坏了晶粒的结合,降低了金属的机械强度。晶间腐蚀的机理是在500~800 ℃的焊接温度内,316L不锈钢中过饱和的C向晶界扩散的速度快于Cr的扩散速度,析出的C和Cr会形成碳铬化合物,从而造成晶界附近区域Cr不足的现象。若Cr的含量过低,则会加速该区域的腐蚀。车俊铁等[2]研究316L不锈钢材料的焊接接头在海水中的腐蚀行为,认为晶间腐蚀产生自微电池的腐蚀反应。

1.3 不锈钢的缝隙腐蚀

法兰密封面缝隙中的海水处于静止状态,会导致缝内密封面发生缝隙腐蚀。金属表面存在缝隙,且缝内外难以交换介质,因此缝内氧将由于无法补充而耗尽,促使氯离子等活性离子与铬离子结合而破坏钝化膜,使pH值降低,并在缝隙内产生局部电化学腐蚀。……

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