HR钢板麻坑成因及预防措施

【摘 要】 钢板表面麻坑缺陷严重影响了钢板的表面质量，是影响钢板外观和后续生产过程中的重要表面缺陷类别之一。通过调查钢板的生产、运输、储存、使用等环节，从中找到形成麻坑的原因，改进防护措施，减少或避免钢板麻坑的形成。

【关键词】 安全壳 麻坑 缝隙腐蚀 露天垛放

2011年3月11日日本福岛第一核电站发生了7级核泄漏事故，该事故成为全世界关注的热点。随着人们核安全意识的提高，人们对防止核泄漏的防护技术要求越来越严格。安全壳钢衬里是防止核泄漏的一道重要防线，加上钢衬里上焊有牛腿等较重构件，其所用钢板的质量尤其受到重视。

安全壳筒体是采用6mm的20HR钢板卷制而成，由于钢板较薄，外加锚固件、牛腿、贯穿件套筒的压迫，筒体很容易出现应力集中现象，致使钢板变形。20HR钢板在储藏过程中会出现不同程度的表面缺陷，例如：氧化皮剥落、表面锈蚀、麻坑，其中对20HR钢板性能影响最大的是麻坑。钢板麻坑是因加热或生产过程中氧化铁皮未及时清理干净，压入钢板表面后，在储存或加工过程中氧化皮脱落形成的凹坑。缺陷的产生使得钢板承重力减弱。

1 麻坑的基本特征

HR钢板表面的麻坑缺陷主要出现于钢板的喷砂除锈预处理后，肉眼明显可见，典型宏观形貌如图a、b所示：

从现场的缺陷实物照片来看，钢板表面麻坑经常出现在钢板的上下表面，形态呈多边形、圆形、椭圆形等，缺陷程度常随钢板存贮的延长而加重。

2 麻坑的危害

（1）钢板在存放中严重锈蚀，不仅截面积减少，材质降低，在卷制构件过程中，还有可能产生锈蚀疲劳现象，使疲劳强度大为降低，甚至出现脆性破坏。（2）麻坑的出现，增大了钢板表面与外界环境的接触面积，在一定程度上加快了钢板的腐蚀速度。（3）麻坑的产生，不但可能会造成钢板局部厚度偏小，而且在牛腿等重型构件的压迫下还会造成应力集中，促使构件早期破坏。（4）而大面积的麻坑会造成钢板厚度不满足技术要求，导致整张钢板报废。

3 麻坑产生的原因

3.1 麻坑与钢板轧制的关系

（1）轧辊粘有破碎的氧化铁皮等物，破碎的氧化铁皮被压入钢板表面；（2）轧辊锈蚀；（3）坯料在加热过程中，表面被严重氧化[1]。

3.2 麻坑与储存时间和环境的关系

在现场调查中发现，20HR钢板露天储存一个月，钢板表面氧化皮出现轻微裂纹并伴有黄锈；储存三个月的钢板表面氧化皮出现大面积破裂；储存六个月的钢板表面氧化皮完全破裂，锈蚀布满整个钢板表面。国内某钢厂分别对刚刚生产出来的HR钢板和露天跺放超过一年的钢板进行喷砂处理，发现刚生产出来的钢板没有任何麻坑缺陷；而露天跺放超过一年的钢板则出现不同程度的麻坑缺陷。

3.3 麻坑与锈蚀的关系

堆垛中间的钢板表面经常存有大量水迹。掀开钢板时水迹初始呈现墨黑色，随后随着水的挥发逐渐变为黄色，最后会呈现出明显的锈迹，并且可以看到大量的腐蚀产物。取带有水迹及腐蚀产物的钢板进行喷砂处理，表面相对清洁的区域喷砂处理后，其表面为青灰色，钢板无麻坑，表面平整；而表面附着有大量的黑色腐蚀产物的区域喷砂处理后钢板表面存在大量密集的麻坑缺陷。最终证明麻坑缺陷与钢板表面锈蚀分布有明确的对应关系[2]。

4 促使麻坑形成的腐蚀机理

钢板在轧制和冷却过程中表面会形成钝化能力很弱的氧化皮（FeO），在一定程度上会对钢板表面起到防护作用。但是在钢板的吊装、运输和后工序加工过程中会对钢板表面氧化皮造成机械破坏，形成大量细小的贯穿性裂纹，氧化皮裂纹的出现使钢板基体暴露。

钢板基体电极电位低于氧化铁皮的电极电位，在有腐蚀介质（水膜）存在的情况下，形成了由钢板暴露基体（阳极）和周围氧化皮（阴极）构成了有利于腐蚀发生的电化学电池[3]。另外，钢板堆垛存放时钢板之间的缝隙形成了可存水的特殊空间，由于水表面张力的作用，水会在钢板缝隙中一定范围内润湿钢板表面。当缝隙宽度在0.025―0.15mm时，缝隙中空气流动性差，水膜不易蒸发，此时由于水膜中心缺氧，而水膜周围富氧，形成了“供氧差异腐蚀电池”。这种电池作用的结果将加速氧化皮裂纹底部钢板基体的腐蚀，构成类似于一般“缝隙腐蚀”的腐蚀机制，形成黑色腐蚀产物[4]。当钢板表面氧化皮被锈蚀之后，钢板完全暴露出基体，而在热轧过程中压入钢板的氧化皮与钢板基体之间存在微小的缝隙，当空气中含有的水分进入缝隙之后，钢板基体继续腐蚀，锈蚀的体积增大，促使氧化皮与钢板基体之间的缝隙越来越大，给麻坑的形成创造了有利条件。

5 采取的防护措施

安全壳钢衬里使用的钢板数量较大。为了节省存储空间，核电建设单位多将不同规格的钢板露天垛放，不采取任何防雨措施，而核电站多数设立于海边，属于典型的海洋性气候环境，雨水中含有较高的氯离子，使得腐蚀加速和加重。为抑制或减缓麻坑缺陷的发生，以及考虑到钢板储运、使用特点及防腐的经济性，建议采取如下措施：

（1） 钢板吊装储存时应尽量避免磕碰，以防止钢板氧化膜早期破坏；（2）缩短储存时间，钢板的储存时间最好不超过半年。为缩短储存周期，可实行分阶段进货模式；（3）加快钢板使用节奏，缩短钢板的使用周期；（4）钢板堆垛区域应该地势较高、平整、无集水坑、无杂草。同一堆垛上的钢板用垫木隔开，防止雨水浸入形成水膜；（5）进一步改善储存条件，改进储存方式，建立储存库房或者对长期存储的堆垛加盖三防布，避免雨水浸入堆垛的钢板内部；（6）对用于钢衬里筒体的钢板进行喷砂和有机涂层预处理，必要时可以使用适当的防锈剂对钢板表面进行防护。

参考文献

[1]刘富贵.Stw22钢板表面麻坑分析.四川冶金，2012，34（1）：1001-5108（2012）01-0070-02.

[2]齐慧滨，钱余海，王炜 等.船板表面麻坑缺陷成因及应对措施[J].世界钢铁，2010，3（5）：39-43.

[3]陈卓，杜翠薇，曹备，等.碳钢缝隙内溶液化学和阳极极化行为研究[J].电化学，1999，5，（2）：145―151.

[4]赵景茂，左禹，熊金平.碳钢在点蚀/缝隙腐蚀闭塞区模拟溶液中的腐蚀行为[J].中国腐蚀与防护学报，2002，22（4）：193―197.