不锈钢因其独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良特性，广泛应用于化工、机械、机电、环保、家电及家庭装潢、精饰行业。但不锈钢在加工过程中或在腐蚀性介质中会产生不同程度的腐蚀，必须对其表面进行适当处理。
1不锈钢焊接中相关概述
不锈钢的焊接工作关键是对于局部部件经过冷却以及加热，来使其将相关焊接工作完成。需注意到，只要不锈钢的部件在加热进程当中不能保证得到均匀的受热，这个时候就需实施有效合理处理措施，在结构和材料这两方面，预防不均匀的膨胀情况发生。对于出现的不均匀膨胀问题，关键是变形应力带来的影响，涉及纵向的收缩变形、横向的收缩变形、波浪变形、弯曲变形等多种，需业内相关人士予以充足的关注。
2不锈钢件常见的腐蚀类型
（一）电化学腐蚀。（1）碳钢污染：与碳钢件接触造成的划伤与腐蚀介质形成原电池，产生电化学腐蚀。（2）切割：割渣、飞溅等易生锈物质的附着与腐蚀介质形成原电池，产生电化学腐蚀。（3）烤校：火焰加热区域的成份与金相组织发生不均匀变化，与腐蚀介质形成原电池，产生电化学腐蚀。（4）焊接：焊接区域的物理缺陷（咬边、气孔、裂纹、未熔合、未焊透等）和化学缺陷（晶粒粗大、晶界贫铬、偏析等）与腐蚀介质形成原电池，产生电化学腐蚀。（5）材质：不锈钢材质的化学缺陷（成份不均匀、S、P杂质等）和表面物理缺陷（疏松、砂眼、裂纹等），与腐蚀介质形成原电池，产生电化学腐蚀。（6）钝化：酸洗钝化效果不好造成不锈钢表面钝化膜不均匀或较薄，易形成电化学腐蚀。（7）清洗：存留的酸洗钝化残液与不锈钢发生化学腐蚀的生成物与不锈钢件形成电化学腐蚀。（二）化学腐蚀。（1）表面污染：附着在工件表面的油污、灰尘及酸、碱、盐等在一定条件转化为腐蚀介质，特别是有侵蚀性阴离子（如CI-）存在时，与不锈钢件中的某些成分发生化学反应，产生化学腐蚀而生锈。（2）表面划伤：各种划伤对钝化膜的破坏，使不锈钢保护能力降低，易与化学介质发生反应，产生化学腐蚀而生锈。（3）清洗：酸洗钝化后清洗不干净，造成残液存留，直接腐蚀不锈钢件。（三）应力腐蚀。由于其特殊的金相组织和表面钝化膜，不锈钢在一般情况下较难与介质发生化学反应而被腐蚀，但在腐蚀介质和诱因（如划伤、飞溅、割渣等）存在的条件下，也能与腐蚀介质发生缓慢的化学和电化学反应而被腐蚀，且在一定条件下，腐蚀速度相当快，尤其是点蚀和缝隙腐蚀。不锈钢件的腐蚀机理主要为电化学腐蚀。在生产中常使用厂家加工好的镜面不锈钢板，但在加工过程中常需除去表面保护膜，如发生腐蚀，表面就会变暗，影响外观质量。
3不锈钢的防腐原理
不锈钢的耐蚀性随着碳含量的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，最多不超过1.2%，不锈钢的主要合金元素是铬，只有当铬含量达到一定值时，不锈钢才具有耐蚀性，因此不锈钢中鉻含量至少为10.5%，只有这样才能在表面形成一层含鉻钝化膜抵抗大气的腐蚀。不锈钢中还含有很多其它合金元素，如钼可以提高不锈钢的抗点蚀能力，氮可以提高不锈钢的耐缝隙腐蚀的能力，镍可以延缓不锈钢中有害金属间相的形成。作为使用方，在进行货物验收时需核查证书和产品外观，必要时可进行化学微量元素分析，以保障不锈钢的到货质量。
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4不锈钢焊接质量控制
4.1不锈钢焊前质量控制
不锈钢焊接前应清除焊道周围的油脂、污垢、灰尘、油漆等，任何形式的水分都会对不锈钢的耐蚀性和力学性能产生不利影响。不锈钢坡口的制备应符合相关工艺要求，坡口周围的毛刺应去除，打磨均匀光滑；等离子切割的不锈钢应去除表面的萃硬层，不锈钢最好是切削加工以保障坡口的均匀性。不锈钢不同于大多数碳钢，焊前预热可能对不锈钢是有害的，当出现湿气冷凝的时候，对不锈钢进行焊前预热可能是有益的，预热应遵循已批准的焊接工艺。
4.2依照焊接顺序实施过程控制
正式开展不锈钢构件焊接作业时，应当着重依照标准化焊接顺序进行焊接工艺的选择，结合焊接参数、焊件使用需求等因素实行过程控制，具体来说需注意以下三个要点：其一是执行随焊碾压，保障在焊接的过程中进行及时碾压，以此改善构件焊接变形程度，然而由于该工艺涉及到较为复杂的设备，因此在实际作业环节应用频次较低；其二是执行随焊跟踪激冷，借此消除不锈钢构件中的残余应力，使构件变形程度、变形几率得到显著下降；其三是执行随焊两侧加热，在此过程中实现横向、纵向、剪切应变的均匀分布，稳定应变力的变化趋势，以此抵消焊接过程中出现的残余应力。整体看来不同焊接工艺所对应的线能量存在明显差别，应侧重于选取低线能量的焊接工艺，并强化焊接参数的控制，用以缩减塑性压缩区面积，降低产生焊接变形的几率。同时，还应当结合焊接部件、组件类型合理选取阻焊、部分焊接等方法，以此提高整体组件精度，优化焊接效果。
4.3不锈钢焊后处理的质量控制
不锈钢的焊后清理很重要，如未做适当的清理，可在比母材低得多的温度下或腐蚀性弱得多的环境中失效。焊接飞溅物、焊接氧化色、起弧点和咬边在水溶性环境中，可能具有不同于不锈钢表面的电位，因此可能发生电化学反应，消除这些对保护性钝化膜有破坏作用的缺陷非常重要。杂物的清理方法包括机械清理、化学清理，常用硝酸进行化学处理，硝酸可溶解不锈钢表面的铁离子，但不会侵蚀不锈钢和钝化膜保护层。飞溅、焊接氧化色等的清除，应用精磨不锈钢丝刷清除，粗磨不利于不锈钢的防腐，因其易形成沉积杂物，形成缝隙。不锈钢由于服役环境、制作缺陷等，可能存在点蚀的风险，点蚀往往会快速穿透管壁造成泄漏，因此表面涂装是很有必要的。涂装之前需进行扫砂处理，常用标准是SSPC-SP7，扫砂可产生轻微的粗糙度，但也可能造成不锈钢表面钝化膜的损坏，从而产生表面游离的亚铁离子，亚铁离子会在涂层下产生腐蚀电池，从而造成涂层缺陷。因此在涂装前需进行亚铁离子的检测，具体检验方法为：用1克铁氰化钾K3[Fe(CN)6]加3毫升65%~85%浓度的硝酸HNO3和100毫升去离子水配制成溶液（宜现用现配）。用滤纸浸渍溶液后，贴附于待测不锈钢表面或直接将溶液滴涂于表面，30秒内观察显现蓝点情况。有蓝点意味着表面存在亚铁离子，钝化膜不完整。检验完成后将表面上的试验液体冲洗干净，如果不锈钢表面的钝化膜被大量破坏，需进行酸洗钝化，以达到消除亚铁离子的目的。
结语
在不锈钢产品加工作业过程中，应采取有效措施，尽量避免锈蚀条件和诱因的产生。同时，应继续深入研究，开发成熟、无污染的不锈钢处理工艺，通过对不锈钢焊接和防腐的研究，能够更好地提升焊接及防腐的质量控制工作，避免质量问题发生。
参考文献
[1]王新喜.不锈钢设备的酸洗钝化技术[J].舰船科学技术，2018.
[2]王健，刘新主编.防腐蚀涂料与涂装工[M].北京：化学工业出版社，2018.
论文作者:黄营
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：不锈钢论文; 表面论文; 电化学论文; 亚铁论文; 介质论文; 化学论文; 酸洗论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;