全面腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕的等常見腐蝕發(fā)生的原因，不銹鋼在印染行業(yè)的應(yīng)用趨勢，以及不銹鋼加工企業(yè)對印染設(shè)備企業(yè)的配套解決方案，幫助印染設(shè)備制造企業(yè)對選擇正確的不銹鋼材料和降低不銹鋼使用成本、提高設(shè)備綜合耐蝕、美觀、易清洗等綜合要求。

　　20世紀(jì)初，“鈍化理論”為開發(fā)工業(yè)不銹鋼打下了堅實的理論基礎(chǔ)，隨后馬氏體、奧氏體、鐵素鐵不銹鋼相繼發(fā)明，不銹鋼進(jìn)入了快速發(fā)展時期。最初的不銹鋼印染機(jī)械大約產(chǎn)生于1927年，這些機(jī)械主要是絞盤染色機(jī)和絞砂染色機(jī)。不銹鋼主要應(yīng)用部件為染槽，染槽由不銹鋼薄板制成，極大地提升了染槽的使用壽命。但是由于染劑種類的繁多和工藝的發(fā)展，開始出現(xiàn)各種應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、電化腐蝕、點(diǎn)蝕等現(xiàn)象。不銹鋼理論的完善使人們了解到通過添加各種元素以及采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢愿纳撇讳P鋼的使用性能，通過改善焊接工藝提高焊縫的質(zhì)量，減少焊縫腐蝕。近年來，新型不銹鋼進(jìn)入人們的視野，耐蝕性鐵素體、雙相不銹鋼替代傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼，可以有效防止應(yīng)力腐蝕。

　　印染工業(yè)中最常用的不銹鋼為316L、304鋼種，其次為304L、321、316等，近幾年新型鐵素體443、444、雙相鋼2304、2205也得到一定范圍的應(yīng)用。鈍化理論的核心是鉻元素通過氧化形成致密的鈍化膜保護(hù)層。印染行業(yè)中，鉻元素含量要求在18%-30%之間。由于印染行業(yè)對不銹鋼防腐性能要求高，因此經(jīng)常使用添加其他元素的不銹鋼，鎳是穩(wěn)定奧氏體元素，鎳可將奧氏體應(yīng)用范圍擴(kuò)大到低溫區(qū)，鎳還可以提高韌性和延展性，使之更易于加工、制造和焊接，增加抗酸的腐蝕能力，保護(hù)鈍化膜的能力及在腐蝕介質(zhì)中的抗腐蝕能力。鉬元素可提高鈍化膜的強(qiáng)度，增強(qiáng)耐局部腐蝕性，如點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕特別是在鹵鹽或水中有氯離子的情況下。鉬也可提高對氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的抵抗能力。利用固溶強(qiáng)化的方法，鉬可提高奧氏體牌號的高溫強(qiáng)度和馬氏體牌號的抗回火能力。鈦和鈮能優(yōu)先于碳和氮結(jié)合形成碳化物和氮化物，改善高溫強(qiáng)度并阻止鉻碳化物的形成，防止晶間腐蝕。鈮可提高高溫蠕變斷裂強(qiáng)度。其典型的合金元素含量是8-12%的鎳、1-3%的鉬、為碳含量4-10倍的鈦(鈮)等。

　　一般情況下，不銹鋼能夠滿足設(shè)備的使用壽命要求，但是在不同的使用條件下，不銹鋼的適用性是不同的。因此，需要印染機(jī)械的制造人員分析不銹鋼的應(yīng)用環(huán)境并加以防范。

　　一、腐蝕類型及其原因

　　影響不銹鋼發(fā)生各類腐蝕的原因及其最佳的預(yù)防方法敘述如下：

　　1.全面腐蝕

　　這種類型的腐蝕通常均勻地發(fā)生在與腐蝕性介質(zhì)接觸的整個金屬表面。基本上是由于不銹鋼的性能不足以抵抗化學(xué)溶液的腐蝕，通俗地講，就是不銹鋼的“牌號”不夠。要想防止這樣全面腐蝕，只能更換這種接觸介質(zhì)，但是對于一個成熟的工藝，這是不現(xiàn)實的。因此，一般都是使用較高“牌號“的不銹鋼，順序一般為304、304L、321、316、316L。

　　2、晶間腐蝕

　　這種形式的腐蝕最典型實例是焊接區(qū)晶間腐蝕。在金屬焊接處開始破裂并呈龜裂紋樣。

　　奧氏體在焊接中被加熱到450-900°C時，晶間內(nèi)的鉻容易與碳一起沉淀出來形成碳化鉻。由于碳和鉻的親和力很大，要占用含碳量17倍的鉻形成碳化物，從而顯著降低不銹鋼的耐腐蝕性。為達(dá)到耐腐目的，必須控制不銹鋼中的含碳量。隨著不銹鋼冶煉技術(shù)的提高，可控的碳含量越來越低，一般情況下，304、316的含碳量在0.08%以下;304L、316L的含量在0.03%以下。目前國內(nèi)知名的不銹鋼加工中心，可以實現(xiàn)對304L、316L的更精細(xì)檢測，篩選出碳含量可達(dá)0.02%的材料，大幅度提升抗晶間腐蝕能力。另外也可以使用添加對碳的親和力比鉻更強(qiáng)的鈦(鈮)的不銹鋼如321，以增強(qiáng)鉻元素的穩(wěn)定性，從而提高抗晶間腐蝕能力。

　　3、應(yīng)力腐蝕裂紋

　　應(yīng)力腐蝕裂紋在印染機(jī)械上并不常見，但是如果有一定的腐蝕性成分及適當(dāng)?shù)臏囟葪l件，那么在受到應(yīng)力時或者殘余的拉伸應(yīng)力作用時，在不銹鋼表面產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的風(fēng)險就非常大了。原因之一是大部分高溫設(shè)備的內(nèi)表面在加工制造后尚有一些殘余內(nèi)應(yīng)力。如果僅有拉伸應(yīng)力而無壓應(yīng)力，那么隨著應(yīng)力的存在就會發(fā)生腐蝕裂紋。氯化物、燒堿溶液及硫酸鈉、含有一定氯離子含量的自來水都是工業(yè)上常用的溶劑，也是不銹鋼的常見“殺手”。不高于60°C的氯化鈉溶液就足以在應(yīng)力區(qū)域引起裂紋，而燒堿溶液中只需要20%的氫氧化鈉溶液在130°C便可促使裂紋出現(xiàn)。

　　對于機(jī)械制造而言，特別是在壓力容器上完全消除拉伸應(yīng)力是不可能的。因此在實際操作過程中，控制臨界溫度是極其重要的，消除或不使用產(chǎn)生氯離子的高溫印染助劑是防止應(yīng)力腐蝕裂紋的重要措施。

　　這幾年，雙相鋼的冶煉技術(shù)突飛猛進(jìn)，具備了與奧氏體同樣優(yōu)秀的防腐特性，已經(jīng)在印染行業(yè)中加以利用。由于雙相鋼具有優(yōu)于奧氏體天然的強(qiáng)度高、應(yīng)力低的特性，在某些環(huán)境下，應(yīng)用雙相鋼可以大幅度減少應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，同時由于雙相鋼的強(qiáng)度較高可以降低材料的使用厚度。

　　4、點(diǎn)腐蝕

　　點(diǎn)腐蝕是在不銹鋼材料與腐蝕介質(zhì)直接接觸的情況下，最為常見的腐蝕類型，因此也是印染機(jī)械中最為常見的腐蝕類型。它總是始于有氯元素存在的100°C以上溫度中不銹鋼鈍化膜的細(xì)小破損。一旦在不銹鋼表面形成點(diǎn)腐蝕，隔絕了氧與金屬的接觸，阻止了鉻的再鈍化。然后腐蝕就迅速擴(kuò)散到不銹鋼內(nèi)部，點(diǎn)隨之慢慢擴(kuò)大，如果不加以控制，就是演變?yōu)槿娓g。

　　只要在130°C時，多達(dá)0.1克/升的氯化鈉，點(diǎn)腐蝕就會在316不銹鋼上發(fā)生。目前國內(nèi)的在染布過程中仍然會添加較多的工業(yè)氯化鈉，這成為印染設(shè)備壽命較短的重要原因之一。據(jù)筆者走訪，國內(nèi)采購的印染設(shè)備壽命一般為2-5年(核心部件損害)，懸殊比較大，這個主要為設(shè)備使用環(huán)境不同所致。

　　5、縫隙腐蝕

　　縫隙腐蝕是由最初形成的縫隙所引起的。例如用螺栓將兩片金屬板栓接在一起，當(dāng)接觸到電解質(zhì)溶液時，借助毛細(xì)管作用使電解質(zhì)溶液吸附與兩金屬板之間，進(jìn)而排斥了氧氣。最后腐蝕發(fā)生在縫隙之間。如果電解質(zhì)是氯化鈉并被加熱，那么腐蝕過程就會明顯變快。因此，在設(shè)備設(shè)計時就要避免采用存在縫隙的聯(lián)結(jié)方式。

　　6、電化腐蝕

　　當(dāng)兩種不用的金屬接觸在一起，并侵入電解質(zhì)溶液中的時候，惰性較小的金屬就成為陽極，惰性較大的金屬成為陰極，而且陽極金屬會不斷產(chǎn)生離子移向陰極，使陽極金屬本身被腐蝕。

　　二、合理的選材

　　選擇合理的材料不僅要考慮滿足設(shè)備設(shè)計要求、成本控制，而且還要充分考慮環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)業(yè)政策等。具體需考慮如下因素：

　　1、材料性能必須滿足最終使用環(huán)境要求。這里面最主要的就是上面提高的各種腐蝕要求。這里不再贅述。著重說明的是，目前市場出現(xiàn)的200系列不銹鋼由于沒有磁性，被不少廠家誤認(rèn)為可以替代304使用，實際上市場上所謂的200系列不銹鋼的防腐性能遠(yuǎn)不能和304相比，甚至還不如鐵素體不銹鋼430。相反，含碳量小于150PPM的高純鐵素鐵可以部分替代常用的奧氏體不銹鋼，以降低生產(chǎn)成本。實際上，不銹鋼的防腐性能與是否有磁性沒有任何關(guān)系。印染設(shè)備上不同的不銹鋼應(yīng)用部位所接觸的介質(zhì)并不相同，因此可以使用不同的材質(zhì)，對于較惡劣的腐蝕介質(zhì)部位如染槽，可以使用抗腐蝕性能更好的材料，對于接觸空氣介質(zhì)或者普通水介質(zhì)的部位，如水槽、箱體外側(cè)板、外擋板等，使用常見的鐵素體不銹鋼即可。

　　2、 材料的焊接性能。目前不銹鋼的焊接為當(dāng)今的不銹鋼應(yīng)用難題之一，焊縫處往往是第一個被腐蝕的地方。焊接好壞與焊絲的選擇、焊接處的潔凈程度、焊接時保護(hù)氣體的選擇、焊接技術(shù)水平、焊接電流的大小控制等很多方面有關(guān)，這里就不贅述。在印染設(shè)備上，321(0Cr18Ni9Ti)為目前使用較多的材料之一，此材料添加的鈦元素可以大大減少晶間腐蝕發(fā)生的幾率，但是由于321碳含量較高且鈦元素的不穩(wěn)定性，實際上焊接質(zhì)量很難控制，因此目前國外傾向于使用超低碳含量的304L(碳含量在150PPM~200PPM)來控制焊接質(zhì)量。我們一定清楚知道，細(xì)微的腐蝕最終可能會引起全面腐蝕的發(fā)生。

　　3、在設(shè)計和制造過程中，要深入了解下游染布、染紗的工藝，設(shè)置包括清洗工藝，有針對性的使用材料，貴的不一定是就是最好的，關(guān)鍵是選擇合適的。

　　三 設(shè)備維護(hù)

　　1、 鈍化處理

　　在設(shè)備制造中，不銹鋼表面難免會發(fā)生劃傷現(xiàn)象，有時候也需要人工打磨，破壞原有的鈍化層。大部分情況下，不銹鋼能夠自我修復(fù)，但是為了更好地形成致密均勻的氧化層，最好進(jìn)行鈍化處理。諸如稀硝酸這樣的氧化劑，不僅可以促進(jìn)鈍性氧化膜的形成，而且有助于清除金屬上的銹和其它沉積物，并可抑制點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的發(fā)展。各種嶄新的不銹鋼質(zhì)印染設(shè)備在開始使用都可以用一份工業(yè)硝酸和十一份水混配面成的溶液，在40℃鈍化處理 2小時。以后則應(yīng)定期地再進(jìn)行這種鈍化處理。

　　2、 化學(xué)劑的選擇

　　精心選擇化學(xué)劑是十分必要的。應(yīng)該盡可能地避免使用氯化物和強(qiáng)酸溶液，特別是像硫酸這樣的非氧化性酸。有時也可采用小量的抑制劑，諸如硝酸、硝酸鹽、鉻酸鹽和硫酸鹽等等來消除或減少某些腐蝕性溶液的腐蝕性。例如以亞氯酸鈉漂白時，可用硝酸鈉作抑制劑。在這類情形下應(yīng)征求有關(guān)的化學(xué)工程師的意見。

　　3、溫度

　　無論所用的化學(xué)劑腐蝕性如何，這都是一個普遍的規(guī)律，即加工溫度越高腐蝕的問題就越嚴(yán)重。長期高溫下，也會導(dǎo)致熱應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。

　　4、及時清洗

　　設(shè)備使用結(jié)束后，及時對不銹鋼內(nèi)壁進(jìn)行清洗是非常重要的。有很多人認(rèn)為，不銹鋼具備天然的抗腐蝕能力，使用的材料決定設(shè)備的壽命。這個觀點(diǎn)是錯誤的，暴露在普通空氣中的一般奧氏體不銹鋼壽命在10年以上，但是在印染行業(yè)的壽命的僅為2-5年之間，這充分說明維護(hù)的重要性。生產(chǎn)過程中的殘留溶劑危害是很大的，一定要及時清洗，長期不用的設(shè)備則要進(jìn)行吹干或者擦干，保持設(shè)備的清潔性。

　　為了保持不銹鋼的易清洗性，很多設(shè)備制造廠商對不銹鋼接觸化學(xué)溶劑的一側(cè)進(jìn)行打磨，使表面光滑、表面粗糙度降低。此工藝一般要經(jīng)過機(jī)械打磨、紗布或者羊毛氈細(xì)磨工序，最后用絲綢檢驗它的粗糙性。這種方法很可行，但是浪費(fèi)人力、表面質(zhì)量不均勻。目前國內(nèi)出現(xiàn)了一種新的工藝，把制造容器的不銹鋼熱軋板直接進(jìn)行油性油磨拋光，達(dá)到需要的粗糙度要求。最后只對焊接處進(jìn)行人工打磨即可。使用這樣工藝，不僅可以節(jié)約人力、縮短工時，而且方便后期清洗，提高設(shè)備的使用壽命。