３０４不銹鋼管材具有耐腐蝕性能好、使用性能優(yōu)越、美觀大方等特點(diǎn),得到人們的青睞,被廣泛地應(yīng)用于人們的日常生活中,如居民家中的防盜罩及陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄等.大部分防盜罩和陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄均由裝飾用３０４不銹鋼管材焊接而成,但由于各廠家生產(chǎn)的管材質(zhì)量參差不齊,加之防盜罩經(jīng)常受到日曬雨淋,部分３０４不銹鋼防盜罩或護(hù)欄在使用幾年后會(huì)出現(xiàn)輕微銹蝕,屬于正?，F(xiàn)象[１].然而某城郊自建房３０４不銹鋼防盜罩安裝不到半個(gè)月,部分管材表面就出現(xiàn)了嚴(yán)重銹蝕,而相鄰僅幾米的另一棟樓房同時(shí)安裝的防盜罩卻未出現(xiàn)該現(xiàn)象.筆者對(duì)該銹蝕防盜罩進(jìn)行了一系列理化檢驗(yàn)及模擬對(duì)比試驗(yàn),結(jié)合其安裝情況找出了產(chǎn)生銹蝕的原因,并提出了相應(yīng)的建議,以避免類似情況的再次發(fā)生.

１ 理化檢驗(yàn)

１．１ 宏觀觀察

在防盜罩銹蝕區(qū)隨機(jī)截取一根寬度為１９mm、長(zhǎng)度為５０cm、管壁厚為０．５mm 的銹蝕管材,觀察其表面.可見(jiàn)其外表面分布有大量大小不一的橢圓形、圓形的點(diǎn)、塊狀腐蝕銹斑,且其中一側(cè)腐蝕嚴(yán)重,

見(jiàn)圖１腐蝕區(qū),而另一側(cè)則基本未出現(xiàn)腐蝕,見(jiàn)圖１未腐蝕區(qū).剖開(kāi)管材,觀察其內(nèi)壁,則未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕現(xiàn)象.

觀察該防盜罩表面銹斑區(qū),發(fā)現(xiàn)其腐蝕產(chǎn)物大多呈暗紅色,部分發(fā)黑,質(zhì)脆且易剝落,個(gè)別區(qū)域分布有腐蝕坑.

１．２ 掃描電鏡及能譜分析

１．２．１ 銹斑掃描電鏡觀察

截取銹蝕較嚴(yán)重的部位,利用 EVO MA１０ 型掃描電鏡(SEM)對(duì)管材表面出現(xiàn)腐蝕坑較多的區(qū)域進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)由于腐蝕程度不同,腐蝕坑的大小、深淺不一,多數(shù)呈圓形.腐蝕坑形貌如圖２a)所示,可見(jiàn)腐蝕坑中腐蝕產(chǎn)物呈泥花狀,中部較厚,且由于有裂紋存在,部分已脫落.對(duì)管材表面腐蝕程度較輕的銹斑處進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)有成片塊狀的腐蝕斑存在,其形狀與腐蝕坑類似,也呈帶有裂紋的泥花狀,如圖２b)所示.

１．２．２ 腐蝕產(chǎn)物能譜分析

對(duì)掃描電鏡觀察到的腐蝕坑和腐蝕斑進(jìn)行能譜(EDS)分析,結(jié)果如圖３所示,可見(jiàn)腐蝕區(qū)除不銹鋼基本合金元素外,還存在氯、硫、氧等腐蝕性元素.

１．３ 金相檢驗(yàn)

在該防盜罩管材銹蝕較嚴(yán)重部位取樣進(jìn)行鑲嵌,制 備 成 金 相 試 樣,利 用 王 水 侵 蝕,使 用AXIOVERT４０MAT 型金相顯微鏡觀察其顯微組織,如圖４所示.可見(jiàn)其顯微組織為奧氏體,晶粒較細(xì)小,其中小部分晶粒呈孿晶分布,其上有極少量的

黑色小點(diǎn)為碳化物[２].

１．４ 化學(xué)成分分析

目前 裝 飾 用 焊 接 不 銹 鋼 管 產(chǎn) 品 標(biāo) 準(zhǔn) 主 要 有YB/T５３６３－２０１６和JG/T３０３０－１９９５,其中大多采用０Cr１８Ni９(新牌號(hào)０６Cr１９Ni１０,即３０４)不銹鋼材料[３Ｇ４].使用 OBLF GS１０００型直讀光譜儀對(duì)該銹蝕管材進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié)果見(jiàn)表１,可見(jiàn)其符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求.

１．５ 電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)

利用電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試出該管材銹蝕區(qū)(試樣１)和未發(fā)生銹蝕區(qū)(試樣２)在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為３．５％的 NaCl溶液中的極化曲線,并由 Tafel直線外推法計(jì)算得到自腐蝕電位E０ 、自腐蝕電流密度I０ 和腐蝕速率v,如圖５和表２所示.由極化參數(shù)結(jié)果可知,管材銹蝕區(qū)較未發(fā)生銹蝕區(qū)的自腐蝕電位發(fā)生負(fù)移,腐蝕電流密度和腐蝕速率都增大.

１．６ 腐蝕介質(zhì)類別及來(lái)源調(diào)查

由不銹鋼防盜罩銹斑的形態(tài)及腐蝕產(chǎn)物中含有氯、硫等腐蝕性元素,可以推斷腐蝕介質(zhì)為液滴狀酸性物質(zhì).通過(guò)對(duì)房屋現(xiàn)場(chǎng)不銹鋼防盜罩的觀察,發(fā)現(xiàn)大部分銹蝕的管材均位于該棟房屋靠近墻面一側(cè),其他位置及附近房屋均未發(fā)現(xiàn)銹蝕情況.據(jù)業(yè)主提供信息,該樓房在外墻貼磚后曾用清潔劑進(jìn)行清洗,由此推斷腐蝕介質(zhì)為外墻清潔劑殘留物,可能

為以下幾種物質(zhì):HCl水溶液,H２C２O４??２H２O 水溶液,H２SO４ 水溶液,硅酸鹽水溶液[５].

１．７ 模擬對(duì)比試驗(yàn)

在該不銹鋼防盜罩的同根管材上未銹蝕區(qū)域截?。刀危担癱m 長(zhǎng)的試樣進(jìn)行模擬對(duì)比試驗(yàn),將按要求配置好的各類清潔劑溶液濺射到管材表面,再將管材放置到室外一周后進(jìn)行觀察,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表３.

可見(jiàn)造成該不銹鋼防盜罩腐蝕的清潔劑為 HCl水溶 液,而市面上供應(yīng)的酸性清潔劑主要原料也大多是 HCl水溶液.

２ 分析與討論

由化學(xué)成分分析和金相檢驗(yàn)結(jié)果可知,該不銹鋼防盜罩銹蝕管材化學(xué)成分符合 YB/T５３６３－２０１６和

JG/T３０３０－１９９５對(duì)０Cr１８Ni９成分的要求,材料顯微組織為均一奧氏體,其固溶處理較為完善,晶粒細(xì)小.

因此,可排除管材因鉻、鎳含量不足或組織缺陷所引起的腐蝕.從不銹鋼防盜罩銹蝕的地點(diǎn)、時(shí)間、部位、形態(tài)及腐蝕產(chǎn)物的成分、電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)、模擬對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)分析,該自建房在建成之后,用 HCl水溶液(清潔劑)清洗外墻磚不久后便安裝了該批不銹鋼防盜罩,隔天又遇到了臺(tái)風(fēng)雨,雨水將殘留在墻面的清潔劑濺射到該不銹鋼防盜罩管材表面,清潔劑中含有 Cl－ ,當(dāng) Cl－ 含量超過(guò)臨界值時(shí),即發(fā)生點(diǎn)蝕,蝕孔形成后,處于活化態(tài)(電位較負(fù))的蝕孔內(nèi)金屬與仍處于鈍化態(tài)(電位較正)的蝕孔外金屬形成膜Ｇ孔電池.蝕孔內(nèi)金屬發(fā)生陽(yáng)極溶解,形成 Fe２＋ (或Cr３＋ ,Ni２＋ 等),其化學(xué)反應(yīng)式為

生成的 Fe(OH)３ 沉積在蝕孔孔口形成多孔的泥花狀殼層,阻礙了蝕孔內(nèi)外物質(zhì)交換,蝕孔內(nèi)介質(zhì)相對(duì)于蝕孔外介質(zhì)呈滯留狀態(tài).蝕孔內(nèi)氧含量持續(xù)下降,而蝕孔外富氧,形成了氧濃差電池,加速了蝕孔內(nèi)的離子化,使得 Fe２＋ 含量增加,迫使蝕孔外的Cl－ 向蝕孔內(nèi)遷移,以保持電中性,最終形成可溶性鹽(FeCl２),隨后蝕孔內(nèi)氯化物的濃縮、水解等使得pH 下降,點(diǎn)蝕以自催化過(guò)程不斷發(fā)展,去逐漸在金屬表面形成蝕坑、蝕斑,最終發(fā)展為銹蝕,更嚴(yán)重者可蝕穿金屬[６Ｇ９].

３ 結(jié)論及建議

不銹鋼防盜罩銹蝕的發(fā)生,是因?yàn)榘惭b后接觸到 HCl水溶液等較強(qiáng)酸性物質(zhì),導(dǎo)致管材表面發(fā)生點(diǎn)腐蝕,破壞了其表面的鈍化膜,產(chǎn)生潰傷,最終發(fā)展為銹蝕.建議在房屋清洗外墻貼磚后(特別是雨季),不要立刻安裝不銹鋼防盜罩.另外,日常清洗時(shí)如接觸到較強(qiáng)酸性物質(zhì),應(yīng)及時(shí)清洗,去除腐蝕物質(zhì)的污染.

（文章來(lái)源：材料與測(cè)試網(wǎng)-理化檢驗(yàn)－物理分冊(cè)>54卷>5期(pp:378-381)）