不锈钢阀门表面锈蚀的原因

  304奥氏体不锈钢（新标准的06Cr19Ni10钢、旧标准的0Cr18Ni9钢）由于其常温和低温下有良好的韧性、塑性、焊接性、耐腐蚀性及无磁性，广泛用于石油化工、冶金机械、航天航空、食品加工、仪器仪表、家用电器和五金制造等行业。

    304奥氏体不锈钢之所以在大气环境下具有优良的耐腐蚀性能是由于其表面形成的一层Cr钝化膜，如果材料本身存在夹杂物，以及环境导致局部腐蚀条件苛刻都有可能导致材料腐蚀，小则影响产品外观，大则成为后期使用的安全隐患。

    一批304奥氏体不锈钢紧固件产品表面出现大量锈蚀点，从材料组织、夹杂物水平、耐晶界腐蚀性能、锈蚀点形貌、锈蚀发生位置成分、锈层组成等几个方面进行系统分析。查阅相关文献资料，304奥氏体不锈钢锈蚀一般分为以下几类：一是由于固溶处理不充分或者在碳化物析出温度范围内使用，导致碳化物在晶界的析出，材料局部贫铬引起的晶界腐蚀；二是由于材料表面夹杂物，破坏材料表面均匀性，从而引发局部锈蚀；三是在氯离子等穿透能力较强离子存在下发生的应力腐蚀。

    锈蚀样品与常规304不锈钢相比，Cr、Ni元素含量正常，只是Si元素含量稍高，但符合标准要求。检测304不锈钢化学成分见表1。

表1　304不锈钢材料样品的化学成分（W%）

    样品固溶处理充分，不会发生由于碳化物沿晶界析出而导致的晶界腐蚀。在样品表面存在直径约10μm的锈蚀点，锈蚀位置含有CI、S、Ca、Mg和Al等元素，可以推断，样品表面存在的夹杂物是引起材料发生腐蚀的直接原因。检测结果：材料表面在36～125μm范围内存在硫化物，在75～170μm范围内存在硅酸盐夹杂物。

    从盐雾加速腐蚀试验结果来看，保留锈斑样品放入盐雾箱加速腐蚀14天后，其锈蚀并未明显扩展，也未有新的锈斑形成。该紧固件使用在沿海环境，CI- 浓度一般在0.381～0.438mg/m3元素含量，远远小于试验浓度，由此可以推断，材料表面的夹杂物并非是引起材料锈蚀的唯一原因，还存在其他原因加速了材料的腐蚀。

    304不锈钢紧固件在冷镦、搓丝后，一般都要酸洗钝化处理，其主要目的是清除表面的各种油脂、氧化皮、疤痕等，同时使暴露于空气中的金属表面迅速钝化，形成新的富铬钝化膜，进而起到防锈作用。因此，钝化处理在不锈钢紧固件加工过程中至关重要，如果酸洗钝化处理不当，表面残酸清理不干净，就有可能导致材料表面局部腐蚀环境苛刻，如：局部CI-偏高、PH值偏低等，加速材料锈蚀。而锈蚀样品也发现了CI-的存在，表面局部CI-偏高加速了材料的腐蚀。

    针对锈蚀产生的原因，采取三项措施：一是加强原材料采购过程控制，降低成品中S元素含量；二是钝化前清洗最好是用弱碱性溶液冲洗；三是对于已发生锈蚀点产品，需打磨表层30μm左右。

    对304不锈钢表面锈蚀原因，小结如下：304不锈钢固溶处理充分，不会因为碳化物的析出导致晶界腐蚀。发生锈蚀严重处的锈蚀深度为30μm，在大气环境下，锈蚀不会继续扩展。材料表面夹杂物是锈蚀的起源点，但夹杂物存在于表面层，经过打磨去除，就可以避免锈蚀发生。