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,得到人們的青睞,被廣泛地應用于人們的日常生活中,如居民家中的防盜罩及陽臺護欄等.大部分防盜罩和陽臺護欄均由裝飾用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不銹鋼防盜罩或護欄在使用幾年后會出現(xiàn)輕微銹蝕,屬于正常現(xiàn)象[１].然而某城郊自建房３０４不銹鋼防盜罩安裝不到半個月,部分管材表面就出現(xiàn)了嚴重銹蝕,而相鄰僅幾米的另一棟樓房同時安裝的防盜罩卻未出現(xiàn)該現(xiàn)象.筆者對該銹蝕防盜罩進行了一系列理化檢驗及模擬對比試驗,結合其安裝情況找出了產(chǎn)生銹蝕的原因,并提出了相應的建議,以避免類似情況的再次發(fā)生.

１ 理化檢驗

１．１ 宏觀觀察

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

見圖１腐蝕區(qū),而另一側(cè)則基本未出現(xiàn)腐蝕,見圖１未腐蝕區(qū).剖開管材,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

截取銹蝕較嚴重的部位,利用 EVO MA１０ 型掃描電鏡(SEM)對管材表面出現(xiàn)腐蝕坑較多的區(qū)域進行觀察,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.對管材表面腐蝕程度較輕的銹斑處進行觀察,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

對掃描電鏡觀察到的腐蝕坑和腐蝕斑進行能譜(EDS)分析,結果如圖３所示,可見腐蝕區(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

在該防盜罩管材銹蝕較嚴重部位取樣進行鑲嵌,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.可見其顯微組織為奧氏體,晶粒較細小,其中小部分晶粒呈孿晶分布,其上有極少量的

黑色小點為碳化物[２].

１．４ 化學成分分析

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

１．５ 電化學腐蝕試驗

利用電化學測試系統(tǒng)測試出該管材銹蝕區(qū)(試樣１)和未發(fā)生銹蝕區(qū)(試樣２)在質(zhì)量分數(shù)為３．５％的 NaCl溶液中的極化曲線,并由 Tafel直線外推法計算得到自腐蝕電位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).通過對房屋現(xiàn)場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 模擬對比試驗

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 長的試樣進行模擬對比試驗,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行觀察,試驗結果見表３.

可見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

由化學成分分析和金相檢驗結果可知,該不銹鋼防盜罩銹蝕管材化學成分符合 YB/T５３６３－２０１６和

JG/T３０３０－１９９５對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、時間、部位、形態(tài)及腐蝕產(chǎn)物的成分、電化學腐蝕試驗、模擬對比試驗的結果來分析,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,隔天又遇到了臺風雨,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 Cl－ 含量超過臨界值時,即發(fā)生點蝕,蝕孔形成后,處于活化態(tài)(電位較負)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)生陽極溶解,形成 Fe２＋ (或Cr３＋ ,Ni２＋ 等),其化學反應式為

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,點蝕以自催化過程不斷發(fā)展,去逐漸在金屬表面形成蝕坑、蝕斑,最終發(fā)展為銹蝕,更嚴重者可蝕穿金屬[６Ｇ９].

３ 結論及建議

不銹鋼防盜罩銹蝕的發(fā)生,是因為安裝后接觸到 HCl水溶液等較強酸性物質(zhì),導致管材表面發(fā)生點腐蝕,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,日常清洗時如接觸到較強酸性物質(zhì),應及時清洗,去除腐蝕物質(zhì)的污染.

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