复合钢容器腐蚀原因分析

【摘要】316L不锈钢在酸性环境下出现腐蚀缺陷，通过宏观和微观金相观察对腐蚀缺陷原因进行了检验和分析。结果表明腐蚀缺陷区域均有大面积的焊缝；分析认为316L不锈钢表面进行过补焊，且在补焊区域进行过错误的处理是产生腐蚀缺陷的主要原因。

【关键词】316L 腐蚀 缺陷分析

316L是一种耐腐蚀性能优良的Cr-Ni奥氏体不锈钢，Cr和Mo的合金化提高了其抗晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀的能力，从而改善了其在硫酸、磷酸及氯化物中的耐腐蚀性能，被广泛使用在醋酸、磷酸、硫酸、尿素、化纤等行业。由于不锈钢-低合金钢复合板具备了两种不同材料的双重优点，在不影响使用性能的前提下，能大幅降低使用成本，使用范围广泛。某容器低合金钢-不锈钢的复合钢板仅使用一个月就出现了严重的腐蚀现象，本文对其腐蚀原因进行分析。

出现腐蚀缺陷的容器为Φ2000mm×15000mm的硫酸储罐，罐内存放浓度为18%的硫酸，温度为70-80℃，pH值≤1，常压工作环境。其筒体钢板材料为低合金钢Q345R与不锈钢316L的复合钢板，其中Q345R厚度为10mm，316L厚度为3mm。此储罐在交付使用一个月后，对其进行开罐检验的过程中，发现罐内壁局部有严重的腐蚀现象。

对储罐内外进行现场勘查后，发现储罐内壁局部有多处腐蚀缺陷。宏观观察腐蚀缺陷面有鳞片状条纹和较多的孔隙，腐蚀状况非常严重。

1 实验方法

在复合钢板的腐蚀缺陷区域和未腐蚀区域分别截取样品，宏观金相样品采用王水溶液进行腐蚀观察；微观金相样品进行磨制抛光腐蚀，其中Q345R一侧用4%硝酸酒精溶液浸蚀，316L一侧用复合试剂浸蚀（硝酸5ml+盐酸15ml+重铬酸钾2.5g+苦味酸1g+酒精30ml），金相采用Leica DM /T-400型金相显微镜进行组织观察。

2 实验结果与讨论

2.1 宏观金相观察

取复合钢板正常区域与腐蚀缺陷区域的截面样进行对比，发现复合钢板正常区域的交界面平整度远好于腐蚀缺陷区域的交界面，焊缝宏观特征差异明显。

储罐内壁角焊接部分表面取截面经酸洗后形貌，可观察出腐蚀缺陷区域有明显的大面积焊缝区域，由此判断，该腐蚀缺陷区域进行了修补焊接。

2.2 微观金相观察

如角焊缝焊接示意图（图1），对316L侧焊缝进行夹杂物评级为B3、D0.5。铁磁化后，焊缝带有顺磁性，用铁屑磁畴显示除缺陷外其他部分，没有明显的内部缺陷。试样经硝酸酒精试剂浸蚀后观察组织，在复合钢板的腐蚀缺陷区域可以观察到明显的焊缝组织。进一步观察微观组织Q345R侧，A部位为Q345R钢的母材组织，白色为铁素体，黑色为珠光体（图2）；B部位为其侧热影响区组织，白色网状先共析铁素体沿过热后奥氏体晶界分布，白色针状贝氏体沿晶界向晶内生长；再用复合试剂浸蚀，C部位为焊缝组织，奥氏体和枝晶状铁素体呈柱状晶分布（图3），并向316L侧热影响区过度；D部位为母材组织，奥氏体和带状分布铁素体呈孪晶分布，晶内有少量MC碳化物（图4）。

2.3 分析与讨论

一般情况下，复合钢板中由于不锈钢和低合金钢含碳量的差异，奥氏体与珠光体对碳的溶解度不同，且奥氏体钢中较高的铬含量对碳具有较强的吸附力，因此在复合板的过渡区要发生碳迁移现象，低合金钢侧形成脱碳层，不锈钢侧形成增碳层。

但本实验通过宏观微观金相检验，均可观察到腐蚀区域有明显的焊缝，由此得出复合板除了正常的碳迁移现象，其316L不锈钢表面还进行过补焊，这是该复合钢板产生腐蚀缺陷的重要原因。

316L是一种超低碳奥氏体不锈钢，在一般情况下能够很好的适应于熔化焊接，在焊态下都具有良好的塑性和韧性，不易产生晶间腐蚀。在对现场进行勘察时发现，该储罐的环焊缝并未出现腐蚀现象，而复合钢板表面的补焊区域短时间内及出现严重的腐蚀缺陷。由此可以推断出补焊区域进行过错误的处理，如焊前、焊后的各种冷、热加工（如切削、打磨、划伤、冷热矫形、焊后热处理及多次补焊等）不当引起残余应力、打磨抛光时破坏表面钝化膜，使焊区各部位与腐蚀性介质直接接触，这些都会导致补焊区域的抗腐蚀能力明显下降。

3 结论

316L不锈钢作为容器内壁，在浓度为18%的硫酸酸性环境下环境下出现严重腐蚀缺陷，通过宏观微观金相检验，结果显示腐蚀缺陷区域均有大面积焊缝；经分析，316L不锈钢表面进行过补焊，并在补焊区域进行过错误的处理是产生腐蚀缺陷的主要原因。

参考文献

[1] 张明慧，杨兴全. 化工腐蚀与防护技术[M].成都： 成都科技大学出版社，1998

[2] 中国机械工程学会焊接学会. 焊接手册[M].北京： 机械工业出版社，1662：597

[3] 庹晓玲. 316L不锈钢薄壁管的焊接[J]. 中国井矿盐，2010，41：30-32

作者简介

辛军（1959-），男，江苏连云港人，同济大学本科毕业。1985年以来主要从事材料检验检测、特种设备检验检测的工作。