焊管用304不锈钢冷轧板锈蚀原因分析

焊管用304不锈钢冷轧板锈蚀原因分析

太钢钢研所  郝金红  刘承志  张寿禄  尹嵬

摘要：本文对焊管用304不锈钢冷轧板表面锈蚀问题进行了分析讨论，提出了抑制304表面锈蚀的相应措施。

1、前言

由于304不锈钢冷轧板具有优良的耐蚀性、表面美观和加工性能好等特点，被广泛应用于建筑物的内外装饰、厨房器皿和食品加工等行业。随着其产量的不断增加，用户不断增多。由于各个层次的用户对不锈钢使用环境的认识程度各不相同，因此正确指导用户使用不锈钢非常重要。不锈钢并非不锈，当不锈钢表面被水垢或铁锈所玷污，也易于引起点蚀，所以用户必须保持不锈钢表面清洁和干燥，为避免钢须保持不锈钢表面清洁和干燥，为避免钢板表面锈蚀提供良好的环境。特别是沿海板表面锈蚀提供良好的环境。特别是沿海板表面锈蚀提供良好的环境。特别是沿海城市，环境潮温，当Cl^-1离子被金属表面吸附后，会破坏不锈钢表面保护膜的致密性，明显加快腐蚀，使不锈钢表面失去保护作用，致使不锈钢表面产生点腐蚀。

一些不锈钢用户因使用不当，造成焊管用304冷轧板表面锈蚀。本文对其试样进行了化学、高倍、盐雾腐蚀分析，并根据分析结果提出了抑制锈蚀的相应措施，以供用户参考。

2、试样外观

对腐蚀试样进行编号，详细观察试样表面的锈蚀痕迹，试样表面锈蚀情况见表1。

表1  试样表面锈蚀情况

3、试验分析

为了正确分析焊管用304冷轧板表面锈蚀的原因，对试样进行了化学、高倍和盐雾腐蚀。试验结果分析如下：

3.1 化学成分

304冷轧板化学成分分析结果见表2。由表2可知，外观锈蚀较轻的2#试样镍、铬含量较高，且[N]含量很高。

表2  304冷轧板化学成分分析结果/%

3.2 高倍

对试样进行金相和电镜分析。由金相分析结果（见表3）可知夹杂物和α相都很正常。

3.3 盐雾腐蚀

由304冷轧板盐雾腐蚀结果（见表4）可知，试样的腐蚀率相差不大。

表3  304冷轧板高倍分析结果/级

4、结果分析

4.1 不锈钢点蚀机理

不锈钢的耐蚀性主要决定于保护性的钝化膜，但由于钢中存在不均匀的缺陷、夹杂和溶质等，当介质中含有某些活性阴离子（如Cl^-离子）时，这些阴离子首先被吸附在金属表面某些点上，从而使不锈钢表面钝化膜发生破坏，一旦这层钝化膜破坏又缺乏自钝化能力时，不锈钢表面就发生了腐蚀。这是因为金属表面缺陷处易显露基本金属，使其呈活化态，而且钝化膜化为钝态，这样形成了活性-钝性腐蚀微电池，所以腐蚀越往深处发展，金属表面很快就被腐蚀成小孔，即点腐蚀。

4.2 Cl^-离子能引起点腐蚀

不锈钢能耐很强的硝酸，但却不能耐比较弱的盐酸和稀硫酸。盐酸中的Cl^-离子、硫酸中的硫都是不锈钢腐蚀的促进剂，特别是Cl^-离子被金属表面吸附后，破坏了不锈钢表面保护膜的致密性，能明显加快腐蚀，使不锈钢表面失去保护作用，导致不锈钢表面产生点腐蚀。从试样的能谱曲线图可知，试样锈蚀处都含有Cl^-离子，即介质中的Cl^-离子使钢板表面产生锈蚀。

4.3 化学成分对不锈钢钝化膜的影响

不锈钢的耐蚀性主要是由于产生厚约10A以上的富铬氧化物薄膜引起的。增加不锈钢抗腐蚀能力最有效的办法是在一定条件下提高元素铬、钼、镍含量。

铬增加了钢的抗点蚀能力，提高不锈钢中铬含量，可以增加氧化膜的铬含量，使氧化膜的化学稳定性增加。镍含量的增加，由于膜下镍的富集，可以避免氧化膜还原，从而提高膜的稳定性，镍含量的增加，特别有利于提高不锈钢的耐酸性。钼的被氧化能力介于铬和镍之间。由表2可知，2#试样铬为17.93%，含量较高，其表面锈蚀较轻。

4.4 不锈钢表面光洁度对耐蚀性的影响

不锈钢表面光洁度对耐蚀性有一定的影响，光洁度的提高可以提高耐蚀性。当不锈钢表面粗糙时，其表面易积存水垢，因此容易产生点蚀。

5、抑制不锈钢表面锈蚀的措施和建议

由于介质中含有Cl^-离子，Cl^-离子使304冷轧板表面产生轻微的锈蚀，锈蚀是由Cl^-离子引起的点蚀。为抑制不锈钢表面锈蚀，建议采取以下几点措施：

1）改进304不锈钢化学成分，在一定条件下提高铬、镍含量，增加不锈钢抗腐蚀能力和改善钝化膜结构。

2）提高304不锈钢冷轧板表面光洁度，光洁度的提高可以提高耐蚀性。

3）为防止不锈钢表面被水垢或铁锈所玷污引起点蚀，用户必须保证不锈钢表面清洁和干燥，为避免钢板表面锈蚀提供良好的环境。