對(duì)消防車用不銹鋼罐體裝置選材及防腐研究和分析

李秋男

(鄭州宇通客車股份有限公司,河南鄭州 450061)

對(duì)消防車用不銹鋼罐體裝置選材及防腐研究和分析

李秋男

(鄭州宇通客車股份有限公司,河南鄭州 450061)

本文針對(duì)泡沫消防車及舉高噴射消防車用奧氏體不銹鋼罐體裝置的腐蝕機(jī)理進(jìn)行研究,分析腐蝕的主要原因,對(duì)提高消防車用不銹鋼罐體裝置的抗腐蝕性能具有重要的指導(dǎo)意義。

消防車 罐體 奧氏體不銹鋼 腐蝕

消防車用不銹鋼罐體裝置主要用于存放較大容量消防滅火時(shí)的水及消防專用泡沫,由于火災(zāi)都突發(fā)于偶然,臨時(shí)向水罐里加注水會(huì)浪費(fèi)救火時(shí)間,導(dǎo)致錯(cuò)過救火時(shí)機(jī),所以消防車水罐里長(zhǎng)期存放著滿載的水量,以備預(yù)期不到火災(zāi)的消防需要。通常消防車罐體裝置選用奧氏體不銹鋼制造的。奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,較好的抗輻照性能。但由于消防車罐體裝置長(zhǎng)期存放著大量的水,并且消防罐體裝置通常為奧氏體不銹鋼焊接而成,如果不嚴(yán)格控制其生產(chǎn)工藝,會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕和點(diǎn)腐蝕等不銹鋼腐蝕現(xiàn)象。

1 消防車罐體裝置腐蝕的原因分析

1.1 晶間腐蝕

不銹鋼中的主要合金元素是Cr(鉻),只有當(dāng)Cr含量達(dá)到一定值時(shí),不銹鋼才有耐蝕性。因此,一般不銹鋼Cr(鉻)含量至少為10.5%。而由于消防車罐體裝置通常為奧氏體不銹鋼板材焊接而成,在焊接過程中焊縫及其周邊會(huì)產(chǎn)生較大的熱量,焊接區(qū)域會(huì)從高溫區(qū)到低溫區(qū)發(fā)生分解與形成呂鐵素體和馬氏體,以及碳化物氮化物與中間相的析出,會(huì)使不銹鋼中的碳與鉻形成高鉻的Cr23C6型碳化物,導(dǎo)致Cr含量降低,從而導(dǎo)致在晶界(焊縫)兩側(cè)形成貧鉻區(qū),造成局部鉻的貧化,使焊縫處的耐蝕性能下降,所以晶間腐蝕是消防車罐體裝置焊縫區(qū)域發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要原因。

1.2 點(diǎn)腐蝕

點(diǎn)腐蝕又稱小孔腐蝕,是一種腐蝕集中在奧氏體不銹鋼表面很小范圍內(nèi)并深入到金屬內(nèi)部甚至穿孔的腐蝕形態(tài)。如不銹鋼、鋁和鋁合金等具有自鈍化特性的金屬,在含氯離子的環(huán)境中,經(jīng)常發(fā)生點(diǎn)腐蝕。許多碳鋼在含氯離子的介質(zhì)中依然會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象。點(diǎn)腐蝕的孔直徑一般只有數(shù)十微米,但深度等于或遠(yuǎn)大于孔徑。由于點(diǎn)腐蝕的腐蝕點(diǎn)孔徑較小,點(diǎn)腐蝕的發(fā)生和分布具有隨機(jī)性,所以給排查腐蝕點(diǎn)帶來很大困難。由于消防車罐體裝置長(zhǎng)期存放大容量的水,而罐體裝置里面的水通常從地下水源而來,目前我國(guó)地下水中的氯離子含量一般大于250mg/L,而奧氏體不銹鋼在含有氯離子的環(huán)境中容易出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕,所以點(diǎn)腐蝕也是消防車罐體裝置金屬內(nèi)表面經(jīng)常出現(xiàn)的一種腐蝕現(xiàn)象。在消防車罐體裝置金屬內(nèi)表面真正出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕前,不銹鋼內(nèi)表面的保護(hù)性氧化層中先形成直徑幾個(gè)微米的微型凹陷,之后微型凹陷的數(shù)量會(huì)迅猛增加,因此點(diǎn)腐蝕是造成消防車罐體裝置底部大規(guī)模腐蝕的主要原因。

1.3 磨損腐蝕

磨損腐蝕由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過程。由于消防車罐體裝置通常為奧氏體不銹鋼板材焊接而成,為了保證罐體的平面度和美觀性,通常在板材焊接時(shí),會(huì)通過點(diǎn)焊的方式將一些型材搭接在不銹鋼板材之間,以起到支撐作用,在完成消防車罐體裝置的加工后,會(huì)將之前起到支撐作用的型材去掉,由于在此過程中,工人在空間狹小的罐體裝置里作業(yè),難免會(huì)造成不銹鋼內(nèi)表面鈍化膜被破壞等劃傷金屬表面的情況發(fā)生,并且在去掉型材的搭接處還會(huì)留下未經(jīng)過防腐處理的焊點(diǎn),這樣使不銹鋼內(nèi)表面的鈍化膜因受到過分的外部破壞而不易恢復(fù),腐蝕率會(huì)明顯加劇,如果消防車罐體裝置所存放的水中存在著固相顆粒,會(huì)加劇磨損腐蝕。因此磨損腐蝕是造成消防罐體裝置側(cè)面不銹鋼板材腐蝕的主要原因。

2 消防車罐體裝置關(guān)于奧氏體不銹鋼的選材介紹

由于0Cr18Ni9的性價(jià)比較高,其Ni含量在8.0-11.0之間,Cr含量在18.0-20.0之間,具有良好的耐蝕性、耐熱性,低溫強(qiáng)度和機(jī)械特性。沖壓、彎曲等熱加工性好,無熱處理硬化現(xiàn)象(無磁性,使用溫度-196℃～800℃),所以是一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機(jī)件。目前國(guó)內(nèi)主流消防車生產(chǎn)廠商的消防車罐體裝置通常選用0Cr18Ni9(304)不銹鋼制作而成。

0Cr18Ni9Ti(321)含有抵抗晶間腐蝕的鈦,有較好的抗晶間腐蝕性能及冷加工沖壓性能,對(duì)氧化性酸(如硝酸)有很強(qiáng)的抗腐蝕性,對(duì)堿溶液及大部分有機(jī)酸和無機(jī)酸也有一定的抗腐蝕性能。0Cr18Ni9Ti是落后的不銹鋼生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品代表,0Cr18Ni9Ti早年曾是是用量最大,范圍最廣的不銹鋼牌號(hào),其產(chǎn)量約占不銹鋼產(chǎn)量的30%以上,由于其具有較好的抗晶間腐蝕性能及冷加工沖壓性能,所以很多廠商會(huì)選擇0Cr18Ni9Ti板材制作消防車罐體裝置。

1Cr18Ni9Ti因碳含量較高,焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕傾向,可用于不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕的高溫耐蝕工況,一般會(huì)采用在不需要焊接的零部件上,如法蘭盤等零部件,目前其已逐漸被00Cr18 Ni10及0Cr18Ni9Ti所代替。

3 消防車罐體裝置的防腐處理方法

消防車罐體裝置通常采用的焊接方式為手弧焊,但是手弧焊不適宜長(zhǎng)焊縫,因?yàn)槭只『傅碾S意性較強(qiáng),對(duì)焊縫質(zhì)量和成形都不如自動(dòng)埋弧焊,埋弧焊適用于長(zhǎng)直、環(huán)形或垂直位置的橫焊縫,最適用于中厚板,埋弧焊也是最適宜不銹鋼焊接的一種方法,所以,建議采用自動(dòng)埋弧焊機(jī)。焊條焊絲應(yīng)選用較多鐵素體的焊條,如H0Cr18Ni9、H0Cr21Ni10和H1Cr19Ni10Nb,焊劑可選擇SJ601、SJ605、SJ608、SJ701、HJ107、HJ151、HJ172、HJ260任意一種,還可以應(yīng)采用超低碳的焊絲作填充金屬。焊接完成后了進(jìn)行固溶處理和穩(wěn)定化處理,可提高抗晶間腐蝕性能。

消防車罐體裝置金屬內(nèi)表面非?；罨?容易遭受腐蝕,所以必須進(jìn)行鈍化處理,首先對(duì)其內(nèi)表面進(jìn)行全面酸洗鈍化處理,清除殘留在上面的油污、氧化皮等污垢,對(duì)焊斑進(jìn)行打磨拋光,降低磨損腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生,以提高不銹鋼抗腐蝕性能,之后向消防車罐體裝置金屬內(nèi)表面涂抹不銹鋼鈍化膏,使金屬表面生成保護(hù)膜,減緩腐蝕。此工藝方法操作簡(jiǎn)單,使用方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,同時(shí)添加高效緩蝕劑、抑霧劑,防止金屬出現(xiàn)過腐蝕和氫脆現(xiàn)象、抑制酸霧的產(chǎn)生。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)消防車用不銹鋼罐體選材及防腐研究和分析,能夠在消防車罐體裝置設(shè)計(jì)階段的選材和工藝設(shè)計(jì)方面起到一定的指導(dǎo)意義,能夠較好地解決消防車用不銹鋼罐體的防腐問題,并且與其他防腐方法相比具有工作方法簡(jiǎn)單、資料分析較簡(jiǎn)便、工作效率較高和成果直觀等優(yōu)勢(shì)。

[1]余存燁.不銹鋼焊區(qū)腐蝕與防護(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2008.25(5):37.

[2]陳睿,劉靜,龐于思.1Cr18Ni9Ti不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)研究[J].河南冶金,2006,14(4).