不锈钢防污染讲座

不锈钢污染防治和焊接不锈钢腐蚀不锈钢腐蚀种类干腐蚀湿腐蚀电化学腐蚀磨损腐蚀晶间腐蚀点蚀缝隙腐蚀应力腐蚀破裂（SCC）一般腐蚀微生物腐蚀（MIC）不锈钢常见腐蚀及防护一般腐蚀一般腐蚀特点：腐蚀在不锈钢表面均匀发生，是所有腐蚀类型中危害性最小的腐蚀速率腐蚀速率适用性0.1mm/yr耐蚀性强适用0.1～1.0mm/yr处于亚稳态谨慎使用1.0mm/yr腐蚀严重不适用（1）保持环境的稳定（浓度、温度、污染物）（2）金属表面状态及钝化膜的维护一般腐蚀防护电化学腐蚀原理（1）两种不同的金属相互接触（或连通）（2）在电解质溶液中形成闭合回路（3）两种金属存在电势梯度（电势差）活泼金属（电势低）形成阳极，被腐蚀；不活泼金属（电势高）形成阴极，得到保护。防护（1）防止机械加工破坏表面钝化膜（划伤、摩擦痕）（2）防止小阳极/大阴极形成应用：牺牲阳极的阴极保护法磨损腐蚀磨损腐蚀：高速流动的颗粒清除了不锈钢表面形成的易碎的氧化膜，致使新的金属表面暴露在外遭受腐蚀攻击。防止不锈钢表面长时间处于亚稳态晶间腐蚀C与Cr具有极强的亲合力，形成碳铬化合物（Cr23C6），这种现象主要发生在450℃～850℃的高温范围内。－在低温下，C缺少与Cr形成化合物的活力，不易发生络合－更高的温度下，不会形成碳铬化合物，即使已经形成的碳铬化合物也会慢慢溶解Cr23C6在晶界形成，少量的C消耗了相对大量的Cr，使晶界区域贫铬，这个现象就被称作敏化。晶界上由于贫铬所以耐蚀和钝化能力更低。这些区域（晶界）在电化学的作用下优先腐蚀——晶界形成小的腐蚀性的阳极，晶体形成大的非腐蚀性的阴极。沿晶界的腐蚀使晶粒整个从金属上脱离。腐蚀原理防护－固熔退火金属被均匀加热到1050℃～1060℃，然后急速冷却－添加稳定化元素Ti、Nb等－选用低碳不锈钢点蚀点蚀特点：是一种很危险的局部腐蚀，发生小孔然后急剧进行腐蚀的现象，严重是可导致穿孔，一般不能以重量的损失来衡量其腐蚀程度影响因素：－Cl-影响：Cl-的作用使钝化膜局部破坏，此部位优先发生腐蚀－温度影响：温度越高腐蚀越快－表面污物影响：表面附着污染物阻止了氧气的流通－防止Cl-附着－增加溶液中的氧含量，防止不流动的区域、局部高温和浓缩发生－化学处理形成钝化膜，保护钝化膜的完整性－选择耐Cl-腐蚀性强的钢种（添加Mo，316等）防止缝隙腐蚀缝隙腐蚀特点：发生在新鲜空气不易进入的封闭环境中。这些区域产生局部浓度集中，溶液不流动。缝隙腐蚀发生后，情形类似于点蚀。防护使用密封垫材料，确保没有腐蚀性溶液进入防护使用接头焊连续焊给箱体装上腿或裙边，不要直接放置在地上防止固体在箱体的底部沉积使用高合金含量的材料提高钝性保护表面清洁和钝化膜完整微生物腐蚀微生物腐蚀特点：这种类型的腐蚀是由活跃的微生物细菌引起的，它与缝隙腐蚀和点蚀有许多相似之处。易发生微生物腐蚀的区域：－自然潮湿环境－潮湿泥土中－河流和矿井水中引起腐蚀的微生物类型：－好氧型（须在有氧气的环境中生存）在潮湿的溶液中很活跃－厌氧型（须在没有氧气的环境中生存）在潮湿的溶液中不活跃－设备停止运转时，立即排干并冲洗设备－使用更高的流速防止沉淀和厌氧型细菌的聚集和繁殖－对水进行处理，杀死细菌防护应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂特点：金属构件在腐蚀环境和应力的复合作用下，机械强度受到致命的影响，导致突发性破坏的现象。影响应力腐蚀的因素：－拉应力：拉应力越大应力腐蚀破裂的危险性越高（压应力不产生SCC）－温度：温度越高，发生应力腐蚀破裂的危险性越大－有害离子的存在（通常是卤离子，常见的Cl－；氢氧根离子（例如：NaOH）和硫化氢（H2S）能在高温和高浓度的情况下引起SCC。）应力腐蚀防止：－减少高应力部件的应力集中－防止氯离子的引入－避免产生应力的加工－热处理，消除应力－采用耐SCC的铁素体不锈钢－使用高Ni钢种不锈钢装卸中腐蚀防止水斑痕：不锈钢露天存放将可能导致表面产生水斑痕污染，虽然不至于影响不锈钢的耐蚀性，但是破坏了不锈钢表面的美观，并且去除水斑痕会耗费大量的时间和财力。防护：存放在室内，防止预雨点或水滴滴落在不锈钢表面污染：含铁微粒的灰尘能在不锈钢表面生成不可见的锈斑，锈蚀层吸收侵蚀性的盐（特别是海边或工业区域），持续不断的吸收和蒸发导致盐浓度的升高，从而导致不锈钢耐蚀性能降低直至发生腐蚀。防护：－使用垂直或水平的存放架，用硬木、橡胶或塑料隔开不锈钢与碳钢架－防止灰尘飞扬，特别是含有研磨碳钢粉末的灰尘－不要把不锈钢板直接放在地面上，防止油脂污染－防止机械性损伤破坏表面，覆皮膜（PE、PVC）不锈钢装卸中腐蚀防止装卸中需要注意的主要因素：机械损伤、污染机械损伤：装卸过程中极易产生划伤、摩擦痕等机械性的损伤。这些损伤破坏了钝化膜的完整性，导致耐蚀性降低。这些损伤的区域发生的腐蚀极易被电化学腐蚀加速（大阴/小阳）防护：－不锈钢板不能直接在存放架或其它钢板上拖拽－重的板要用木楔固定－平板拿出使用的时，要放在平铺的木板上，避免与地面接触－防止夹具的锯齿纹压入或擦伤板表面，使用塑料表面的夹具－使用高强度复合材料绳污染：装卸过碳钢的设备再用来装卸不锈钢时，极易产生污染。碳钢始终有疏松氧化皮。防护：－使用专用于不锈钢的装备，其它装备需要预先清洁－不锈钢装卸有计划性和时间性，随便使用容易忘记清洁设备－装卸过程中戴手套避免指纹不锈钢装卸中腐蚀防止不锈钢成型与剪切成型与剪切中需要注意的主要因素：污染主要的污染源是碳钢的疏松氧化皮。由于成型和剪切设备昂贵，所以不可能专用于不锈钢，所以碳钢的氧化皮会带到不锈钢表面。这种由碳钢微粒引起的腐蚀会产生一般的腐蚀斑和局部钝化削弱点，引起一系列耐蚀性降低。防护：－任意部位都必须仔细清洁－表面最好不与不锈钢接触，如果可能，垫上厚纸不锈钢加工不锈钢加工影响因素：污染、机械损伤、局部加热（1）污染－不锈钢加工间有必要与碳钢加工间分开，避免灰尘中的碳钢微粒污染－不锈钢加工中的焊接的拉手等附加物必须使用相同的钢种或更高的钢种，并且需要使用恰当的焊条－考虑到经济的原因支柱可以用碳钢，但是必须有相同的钢种或更高级钢种在上部做腿，并且需要使用恰当的焊条（2）机械损伤－焊瘤等附着物必须小心研磨清除－部件加工完成后避免装卸损伤－使用焊接飞溅防止材料，避免焊接飞溅物烫伤钝化膜，冲洗去除焊接飞溅物（3）局部加热－局部过热与焊接紧紧联系在一起，使用恰当的焊接工艺，恰当种类的材料，并进行酸洗钝化处理－避免非低碳或非稳定化钢种在短时间内加热产生敏化不锈钢焊接时焊接影响主要因素：消耗品管理、污染、钝化和热影响区（1）消耗品管理－不锈钢消耗品储藏间与碳钢及低合金钢储藏间须分开－不同钢种的不锈钢消耗品标注清除分开放置（焊条等）（2）污染－研磨抛光去除污染，研磨机只能单独用于不锈钢－含有锌电镀钢的锌污染特别危险，将严重影响焊接后性能－彩色喷涂编号须谨慎使用，在焊接前必须用不含氯离子的溶液清除表面污染和残留物，然后用清水冲洗干净（3）钝化和热影响区－焊接热影响区需要进行处理恢复被削弱的防腐性能－焊接的背面也需要进行处理－机械处理方法：不锈钢丝刷清除表面疏松氧化皮和熔融焊剂研磨（之前未加工过其它金属）喷砂－化学处理方法：酸洗（HNO3:8～20％,HF:1~4%)不锈钢标记和存放防污染措施引用某化工机械厂标准(Q/NH04/J0601.20-1999)材料的标记和存放：1.不锈钢材料上应有清晰的入库标记，该标记应采用无氯无硫记号笔书写，不得打钢印，不得使用油漆等有污染的物料书写。2.不锈钢原材料应按钢号，规格，炉批号分类在室内存放，并与碳钢材料之间有严格的隔离措施。制造环境：1.不锈钢的制造应有独立的生产车间或专用固定的生产场地，应与碳钢制品严格隔离。2.为防止铁离子和其他杂质的污染，不锈钢生产场所应保持清洁，干燥，严格控制灰尘，地面应铺设橡胶或木质垫板。生产中应使用专用的滚轮架，吊夹具以及工装设备。3.不锈钢工作场所的操作人员和需要进入工作场地的其他工作人员，必须换上软底鞋，严禁穿带铁钉的鞋进入场地。4.不锈钢零部件，应配有木质堆放架，不得任意堆放。在不锈钢部件周转和运输过程中，应配备必要的防铁离子污染的碰伤的运送工具。不锈钢下料加工与成形防污染措施下料加工和成形：1.不锈钢板下料时，应将不锈钢板移至专用场地下料，严禁在不锈钢材料垛上直接切割下料，加工过程中不能去除的不锈钢材料表面严禁用钢针划线和打洋冲眼。2.向不锈钢材料上移植的材料标记和检验员的确认标记应用无氯无硫记号笔书写，同时做好下料的书面记录。3.不锈钢板应采用等离子切割或机械加工下料。当采用机械加工下料时，机床应清理干净。4.不锈钢板卷圆时，应采用无铁离子的材料覆盖卷板机的轧辊表面。不锈钢组装与焊接时防污染措施组装与焊接：1.不锈钢焊接组装过程中所需垫板等与不锈钢表面接触的用具，应选用与不锈钢相当的材料，不得使用可能造成铁离子污染的工具；2.不锈钢材料在制造的过程中，严禁用铁锤或铁器直接敲打，必要时可用不锈钢胎具隔离且不得产生锤击烙印。3.不锈钢材料施焊时不得用碳钢材料作为地线搭铁，地线搭铁应紧固在工件上，但禁止用点焊方法固定。4.不锈钢材料施焊前需用丙酮或酒精将接头处的油污等杂物清洗干净，采用等离子切割的坡口应打磨至呈金属光泽，焊接时，不允许在不锈钢非施焊表面直接引弧。表面处理：1.在不锈钢表面处理之前，所有的焊缝修补工作应该结束，表面的焊接飞溅物，熔渣，焊疤，凹坑，油污等杂质军均应清除干净。在表面处理过程中，禁止用碳钢刷清理不锈钢表面。2.不锈钢采用机械抛光时，抛光磨料一般应选用氧化铝或氧化铬，不得使用铁砂磨料。3.不锈钢表面需要进行酸洗钝化处理时，应按Q/NH04/J0601.24规定执行。不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的总称。不锈钢是耐蚀和耐热高合金钢的统称。不锈钢通常含有Cr（wCr≥12%）、Ni、Mn、Mo等元素，具有良好的耐腐蚀性、耐热性和较好的力学性能，适于制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温的零部件和设备，应用十分广泛，其焊接具有特殊性。不锈钢的定义2020/1/921不锈钢的分类不锈钢钢种很多，性能各异，常见分类方法有：•按钢的组织结构分类：如马氏体不锈钢，铁素体不锈钢；奥氏体不锈钢，双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢等。•按钢中主要化学元素或特征元素分类：如铬不锈钢，铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢、超低碳不锈钢；高钼不锈钢等。•按钢的性能特点和用途分类：如高强度不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢；耐硝酸不锈钢，耐硫酸不锈钢，耐点蚀不锈钢等。•按钢的功能特点分类：如低温不锈钢、无磷不锈钢，易切削不锈钢等。按不锈钢空冷后室温来分类，是应用最广泛的分类方法。(1)奥氏体钢是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8%～25%）而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。它是应用最广的一类，以高Cr-Ni钢最为典型，多以固溶处理状态供货。(2)铁素体钢显微组织为铁素体，铬的质量分数在11.5%～32.0%范围。主要用作耐热钢（抗氧化钢），也用作耐蚀钢，如1Cr17、1Cr25Si2。铁素体钢以退火状态供货。不锈钢的分类(3)马氏体钢显微组织为马氏体，这类钢中铬的质量分数为11.5%～18.0%。Cr13系列最为典型，如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13及1Cr17Ni12，常用作不锈钢。热处理对马氏体钢力学性能影响很大，须根据要求规定供货状态，或者是退火态，或者是淬火回火态。不锈钢的分类