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不锈钢腐蚀工艺、腐蚀机理浅析

作者:双连不锈钢 时间:2018-09-22 03:16:05

不锈钢简单的解析就是不会生锈的钢,但是真的是这样吗?不锈钢就不会生锈和被腐蚀吗?其实不锈钢可以说是在许多金属介质中具有很好的耐蚀性,但在在某种的特定情况下它有可能因化学不稳定的情况下发生腐蚀。所以说,一种不锈钢不可能对所有介质都耐蚀。

在一般正常的情况下不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看,除机械失效外,不锈钢的腐蚀主要表现有:不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀(亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀)。

这些局部腐蚀所导致不锈钢被腐蚀的事例几乎占一半以上。当然,现在很多人会使用这种不锈钢腐蚀工艺来做各种蚀刻印刷品。下面来为大家介绍不锈钢腐蚀的相关内容,包括:不锈钢腐蚀工艺、腐蚀机理、腐蚀的类型、发生原因和处理方法。一起来看看吧!

不锈钢腐蚀工艺


不锈钢腐蚀法工艺流程一般包括:根据客户图纸电脑设计制造菲林、下料清洗、印刷烘干、曝光显影、蚀刻、清洗烘干。

1、不锈钢腐蚀—图纸设计和菲林制作 运用较高档计算机辅助设计技术设计需要生产的金属零件,软件主要采用CAD/CAM软件。图纸设计完成后通过专用设备曝光形成掩膜板菲林。设计过程中需要按图纸尺寸和相关技术要求进行设计,根据蚀刻工艺精度准确设计零件各边线和工艺用剪断线和折断线(生产过程中产生,成品后去料)。同时结合主要材料下料规格确定每块菲林上的零件数量,达到材料利用率最大。

2、不锈钢腐蚀—下料清洗 根据设计确定下料尺寸和规格。现在大量使用进口铁镍合金、进口铜带等金属,国内原材料主要从日本进口。落料不得有毛刺、划痕和变形。钣料四边互为直角,角度误差 ,变长误差在±0.3mm以内。下料后进行去油清洗,烘干后需要达到表面无污物、污斑和无划痕。

3、不锈钢腐蚀—印刷烘干 通过至少250目的丝网上胶印刷,采用1500#和1501#专用油墨配合套稀释剂调制使用。油墨厚度尽量均匀一致。根据零件本身特性设置烘干温度进行有效烘干。

4、不锈钢腐蚀—曝光显影 曝光在洁净室内完成,一般需要达到class 10万级。根据材料和油墨等不同,对应设置不同的曝光时间和曝光级数。曝光机必须提前半小时开机并对曝光级数进行测试,达到要求方可进行曝光程序。 针对材料和油墨不同配置相应显影溶液,通过显影机显影、泵洗和热风吹干。特别注意最后需要对版面进行修正,出去多余胶膜等确保成品合格率。

5、不锈钢腐蚀——腐蚀烘干 该步为重要的一步。首先配制好蚀刻液,现在主要采用三氯化铁溶液。根据零件特点配置不同浓度以达到较好的效果。主要影响因素有溶液温度、浓度、蚀刻速度。蚀刻后通过烧碱溶液去摸,最后清洗烘干。

腐蚀机理

1、Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。当钢材中的Cr含量超过10.5%时,钢在大气中基本不会生锈。这是因为Cr 和Ni 使不锈钢和空气中的氧生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢材料在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高,而S30408、S31603的材料的Cr含量在16%以上,耐蚀性能也相应的得到了提高。

2、当管材处于杂散电流或酸碱盐腐蚀环境中时,材料本身自钝化的速度低于被腐蚀的速度时,随着时间的作用,便出现材料被破坏的现象。下图为材料在腐蚀环境中的被破坏示意图。

不锈钢腐蚀的类型、发生原因和处理方法

一、表面腐蚀:

1、主要特点:不锈钢裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀,虽降低产品受力有效面积及其使用寿命,但比局部腐蚀的危害性小。

2、常见发生原因:

(1)不锈钢表面有其他金属元素(如铁质材料)的粉尘或颗粒附着,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发电化学腐蚀;

(2)不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水、其它装修材料、有机物汁液或使用有害介质的薄膜和材料包裹),长时间形成金属表面的腐蚀;

(3) 在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮、盐类物质的大气 ),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液点等,引起化学腐蚀;

(4) 割渣、飞溅等易生锈物质的附着或击伤表面钝化层造成的腐蚀; 3、建议处理方案

(1) 保持不锈钢表面的洁净,如发现有污染物质和颜色暗淡现象发生,应及时进行清理;

(2) 对出现轻度腐蚀的部位,先清除污锈,使用钝化膏溶液或喷雾涂抹,10秒后再用清水进行清洗,使不锈钢表面重新形成钝化膜。其它不锈钢清洁剂亦可;

(3) 对出现严重腐蚀的管道,需及时进行更换;

二、点腐蚀、堆蚀

1、主要特点:

(1) 点腐蚀主要特点: 金属表面钝化膜受到局部损坏而造成的,点腐蚀形成后能迅速地向深处发展,最后穿透金属。危害性非常大。材料表面有金属类夹杂物或氯离子时都可引起点腐蚀;

(2) 堆蚀主要特点: 当管内水长时间处于低流速或静止状态时,管道中的铁屑、细微泥沙、金属夹杂物等在管壁位置长时间静止,并逐渐沉积在管连接处和水流下方,逐渐腐蚀堆积;

2、常见发生原因

(1) 采用地下井水、山泉水、河水和海水(Cl-氯离子含量约19000ppm)对管道进行试压和清洗,这类水源中含有大量的金属矿物质、细微泥沙及Cl-氯离子、SO2-硫酸根离子, 一方面管道中的铁屑、细微泥沙、金属夹杂物等在管壁位置长时间静止,并逐渐沉积在管壁而形成污垢。由表面污垢隔离形成了管内壁闭塞区,在闭塞区内氧的还原反应停止。经过长时间积聚、停留,破坏了钢材表面的钝化膜,形成堆蚀;另一方面由于氯离子半径小,穿透能力强,很容易穿透氧化膜到达不锈钢表面,并与金属形成可溶性化合物,使氧化膜发生变化产生点腐蚀。

(2)管道在安装完成之后,未按照规范对管道进行清洗,管道长时间静止,导致管道在安装时产生的金属铁屑、水泥和污物滞留在管内,成为腐蚀发生的必然因素。

3、建议解决方案

(1) 对已出现腐蚀的部位,立即进行更换处理;

(2) 对管子进行冲洗,流速最好在1米/秒以上,将管道在安装时残留的金属粉末及污物排出管内;

(3) 管道试压和清洗的水源应取用市政生活饮用水,不能采用自取的地下井水、河道水和海水;

(4) 管道清洗、试压完毕后,应排除管内积水,若管内积水无法排尽时,应设法使管道系统至少每周通水循环一次;

三、 应力腐蚀

1、主要特点:金属在腐蚀介质及拉应力外加应力或内应力的共同作用下产生破裂现象。断裂方式主要是沿晶的或穿晶的龟裂纹,在氯化和碱性氛氧化物或其它水溶性介质中常发生,发生概率较小,但危害巨大。

2、常见发生原因

(1) 应力来源一般为加工残余应力、焊接残余应力、操作时热应力、操作时加工应力等,从图片上看,龟裂纹处靠近焊接口,可能存在焊接残余应力、操作时热应力、操作时加工应力等;

(2) 304奥氏体不锈钢常见的应力腐蚀介质为氯化物,氢氧化纳,硫酸等,温度每提高15~20℃,腐蚀速率加倍;

3、建议解决方案

(1) 已出现腐蚀的部位,应立即进行更换处理;

(2) 使用资质优良的施工单位,在焊接和装配过程中,应尽量避免产生残余拉应力,尽量使用结构具有最小的应力集中系数,并使其与介质接触部分具有最小的残余拉应力;

(3) 选择一些抗应力腐蚀较强的不锈钢产品,如316L等高铬镍素体钢或经过固溶处理后的不锈钢产品;

(4) 如果水中的特定介质不影响使用,除去这些杂质就是有效的控制方法,严格控制水中氯、纳化物含量;

(5) 管道清洗、试压完毕后,应排除管内积水,若管内积水无法排尽时,应设法使道系统至少每周通水循环一次,使缝隙死角等处有害杂质迁移;

四、保温层下腐蚀

1、主要特点:

是指外部被保温层覆盖的管道或设备,由于水分和腐蚀性物质的进入而发生的腐蚀现象,常引发生表面均匀腐蚀和点腐蚀,由于外层保温材料的存在,具有较强的隐蔽性且难以检测,往往很难在第一时间察觉,容易引起突发的严重泄漏事故。

2、常见发生原因

(1) 使用含有害介质的保温材料或吸水性保温材料,导致水分渗入保温层形成电解质溶液,特别是局部酸性环境的形成,导致不锈钢管道的腐蚀和失效;

(2) 管道埋地敷设时,未按照规范采用涂裹防腐绝缘层或电化学的防腐方法进行外防腐,导致管道接触泥土中的金属铁屑、污物及其它化学成份,成为腐蚀发生的必然因素;

(3) 由于管道外层的保温柔材料和泥土形成闭塞区,在闭塞区内氧的浓度大幅度降低,氧的还原反应停止。随着土壤中的CL-和SO2-在缝隙间的长时间积聚、停留,而破坏了钢材表面的钝化膜,最终导致腐蚀产生;

3、建议解决方案

(1) 对已出现点腐蚀穿孔的部位,立即进行更换处理;

(2) 管道表面出现轻度腐蚀可使用钝化膏除锈,并用清水冲洗;

(3) 使用正规产家生产的非吸水性保温材料;

(4) 管道埋地敷时,使用涂裹防腐绝缘层或电化学的防腐方法进行外防腐。如环氧酚醛有有机涂层,热喷涂技术 (TSA),纳米涂层等。

上述是为大家介绍的不锈钢腐蚀工艺、腐蚀机理、腐蚀的类型、发生原因和处理方法。对不锈钢进行腐蚀,分化学腐蚀与电化学腐蚀,腐蚀加工,也叫蚀刻,任何一种金属都可以蚀刻,蚀刻是有质量标准的,在蚀刻速度、蚀刻平整度、蚀刻粗糙(光亮)度、侧腐蚀量、蚀刻成本等诸方面都有不同要求。

一般来说,凡是腐蚀的金属面,都为亚光,若欲得到亮光,就要用抛光工艺,其实,不管是化抛或是电抛,也都是一种腐蚀,只不过腐蚀的微弱罢了。要想在第一次腐蚀后就得到比较光亮的表面,必须具备两个条件:第一是原始面比较光亮;第二就是要具备光亮腐蚀的成分与配比。现在,大家应该都掌握了上述的不锈钢腐蚀的相关内容了吧?希望这些知识能够给大家带来帮助

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