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1、不锈钢钢管腐蚀泄漏原因分析不锈钢钢管是一种中空的长条圆筒状钢材，由于其具有相对良好的机械性能、耐蚀性能、经济性能，在众多行业领域得到了广泛应用。但不锈钢钢管仍然存在腐蚀泄漏的问题，影响着不锈钢钢管的正常使用。因此，我们需要对腐蚀泄漏的原因进行认真分析，以解决不锈钢钢管的腐蚀渗漏问题。 1 不锈钢材料特点分析 1.1 材料特点 不锈钢全称为不锈耐酸钢，有非常好的耐腐蚀性能，在大气中年平均腐蚀率0.01 mm。不锈钢中主要的合金元素是铬和镍，在普通的低碳钢中只要加入12%分子量的铬，整个钢材就有了抗腐蚀性能。冷凝器换热管的使用材料一般为00Cr18Ni10（即通常所说的304L），是一种超低碳不锈
2、钢，其中，Cr的含量为18%左右，Ni的含量为10%左右，也是在工业应用中最常规的不锈钢品种。不锈钢外表面的有一层氧化膜，称为钝化膜，这层膜使材料中的金属元素与空气中的氧隔离，从而起到防腐作用。 1.2 加工特点 不锈钢管的性能除了与材料本身有关外，还与其加工方式有着密切的关系。无缝管的制作过程是用合格的坯料冷拔成形，然后进行固溶处理（即高温回火+淬火），接着静置于强酸环境中酸洗钝化，使之形成一层钝化膜，整个处理过程是与不锈钢板材相同的。由于体积小、易处理，其机械性能优于板材。而其加工工艺决定了它的厚度比焊管厚。焊管是由冷轧成的钢带（经固溶处理）经模具后挤压成钢管形状，然后由自动氩弧焊自熔焊接
3、而成成形并经校直后低温消应力回火，最后进行酸洗钝化。由于生产的钢带厚度可控制得比较薄，且生产的成本也较低，因此，焊管的价格相对便宜。 在局部机械性能及化学成分分析上，焊管的性能与无缝管并无明显差别，但焊管的焊缝是一个薄弱环节，其并不体现在力学上，而是体现在耐腐蚀性能上。由于在焊接的高温环境中，奥氏体中固溶的碳化物在奥氏体晶间沉淀析出，即可产生敏化现象，造成碳化物邻近部分形成贫铬区，又因是自熔焊接，所以，合金元素Cr得不到有效补充，使其抗晶间腐蚀的能力降低。 2 宏观检查分析 2.1 外观检查 宏观检查发现，腐蚀是局部的。泄漏部位管外壁有穿透型腐蚀小孔，周围有黄色的腐蚀凹坑，此外，还有多处黄色腐
4、蚀斑渍。剖开管子发现，内壁除有1处从外壁腐蚀穿透的小孔，无其他缺陷与腐蚀迹象。由此可见，腐蚀是从管外壁开始的。 2.2 涡流检测 5号机凝汽器共有21 494根TP304L不锈钢管，现场100%涡流检测共发现10个批次265根不锈钢管存在超标缺陷，占检测数量的1.23%.主要缺陷为面积型腐蚀和点蚀，部分存在裂纹缺陷。 3 微观试验分析 3.1 金相组织分析 凝汽器穿孔管的组织为奥氏体，其孔洞具有腐蚀的特征，见图1. 3.2 化学成分分析 对不锈钢管的C、S、P、Cr、Ni等5种元素的含量进行检测，结果显示，不锈钢管的上述5元素含量满足ASTMA213/213M标准要求，具体见表1. 3.3 腐
5、蚀部位成分分析 利用电子探针对TP304L不锈钢管完好部位与穿孔部位进行成分检测，具体检测部位如图2所示，典型腐蚀部位电子探讨检测结果如表2所示。试样直接从失效钢管上用钢锯截取，表面未清洗处理，以保证腐蚀产物的完整。图2中a区域是不锈钢管完好部位的电子探针测量图，测量结果没有显示Cl和S元素；而bd区域（穿孔部位）的Cl含量较高，最高可以达到1.96%，S的含量可达到1.21%. 3.4 腐蚀印证试验分析 配制6种含S、Cl溶液对完好的TP304L钢管进行腐蚀印证试验。这6种腐蚀溶液分别为H2SO4、CuSO4、Na2S、Na2S+H2SO4、Na2S+HCl和HCl，腐蚀时间为6 h，试验结
6、果为：CuSO4、Na2S溶液与不锈钢管不反应，H2SO4溶液与Na2S+H2SO4溶液与不锈钢管的反应产物呈黑色，Na2S+HCl溶液和HCl与管子的腐蚀特征与穿孔钢管的特征非常相似。 3.5 包装塑料水浴脱Cl-试验分析 为了寻找腐蚀源Cl-，对某电厂TP304L不锈钢管包装塑料在一定的温度和时间下进行了水浴脱Cl-试验。其试验条件为：在200 mL的纯净水（60 ）中加热30 min，内层塑料尺寸为15.3 cm10.6 cm，外层塑料尺寸为13.0 cm12.4 cm。试验结果表明，内层塑料脱Cl-致水中Cl-的质量浓度为24.1 mg/L，外层塑料脱Cl-致水中Cl-的质量浓度为5.
7、3 mg/L。 4 原因分析 奥氏体不锈钢表面钝化膜有一定的反应能力，在一般的介质中钝化膜的溶解和修复处于动平衡状态。但只要介质中含有活性阴离子时，自钝化的平衡态就会被破坏。此时，溶解就占优势，其原因是Cl-吸附在钝化膜表面，把氧原子排挤掉，使钝化膜上钝化比较薄弱的点域被击穿，腐蚀仅仅集中在设备的某些特定点域，并在这些点域形成深处发展的腐蚀小坑，而金属的大部分表面仍保持钝性。Cl-对不锈钢的腐蚀在极端情况下可在24 h内穿透，在这种情况下，材料的厚度不起主导作用。 通过对钢管腐蚀部位的成分分析发现，失效部位Cl和S含量较高，不符合ASTMA213/213M标准要求。同时，也说明Cl和S有可能是
8、腐蚀产生的主要元素。 Cl主要的作用是降低点蚀电位，促进不锈钢钝化膜的破坏，导致点蚀产生，而S对点蚀电位影响不大，主要是增加钝态电流，改变钝化膜的性能，降低其防腐性能，二者腐蚀机制理不一样。腐蚀穿孔与酸性环境下的Cl和S腐蚀有关，且Cl对不锈钢腐蚀的影响更大，因为在HCl酸性环境下，不锈钢管的腐蚀特征与穿孔不锈钢管子特征非常相似；而在Na2S+H2SO4酸性环境下，与不锈钢管的腐蚀特征明显不同，因此，Cl-是腐蚀的关键因素。 腐蚀不锈钢管的塑料膜包装经塑料水浴脱Cl-试验分析结果表明，内层塑料Cl-浓度较高。而钢管包装按照钢管的验收、包装、标准和质量证明书（GB/T 21022006）的要求，
9、不锈钢抛光管捆扎前应逐根用塑料薄膜包裹，冷拔或冷轧不锈钢管捆扎前，应用不少于2层的麻袋布、编织袋或塑料布紧密包裹。在潮湿环境下，塑料布由于有支撑，不与不锈钢管壁紧贴，而使用塑料膜则会紧贴不锈钢管壁形成水膜。一般使用的塑料膜为聚氯乙烯PVC，其分子链和助剂中含有Cl-离子，在南方春夏潮湿的环境中，阳光照射促使塑料断键，其Cl-离子会游离出来并在水膜中局部浓缩，从而形成腐蚀源。 经涡流检测发现，该批次的不锈钢管还存在裂纹等缺陷，说明该批管子材质存在质量控制不到位的情况。 5 结束语 综上所述，虽然不锈钢钢管有着相对良好的机械性能、耐蚀性能，但是其仍然会出现腐蚀泄漏的问题，需要我们及时对问题进行分析，并采取有效的解决措施，以减少腐蚀泄漏问题的出现，从而保障不锈钢钢管的正常使用。