分享：304不锈钢防盗罩锈蚀原因分析

３０４不锈钢管材具有耐腐蚀性能好、使用性能优越、美观大方等特点,得到人们的青睐,被广泛地应用于人们的日常生活中,如居民家中的防盗罩及阳台护栏等.大部分防盗罩和阳台护栏均由装饰用３０４不锈钢管材焊接而成,但由于各厂家生产的管材质量参差不齐,加之防盗罩经常受到日晒雨淋,部分３０４不锈钢防盗罩或护栏在使用几年后会出现轻微锈蚀,属于正常现象[１].然而某城郊自建房３０４不锈钢防盗罩安装不到半个月,部分管材表面就出现了严重锈蚀,而相邻仅几米的另一栋楼房同时安装的防盗罩却未出现该现象.笔者对该锈蚀防盗罩进行了一系列理化检验及模拟对比试验,结合其安装情况找出了产生锈蚀的原因,并提出了相应的建议,以避免类似情况的再次发生.

１ 理化检验

１．１ 宏观观察

在防盗罩锈蚀区随机截取一根宽度为１９mm、长度为５０cm、管壁厚为０．５mm 的锈蚀管材,观察其表面.可见其外表面分布有大量大小不一的椭圆形、圆形的点、块状腐蚀锈斑,且其中一侧腐蚀严重,

见图１腐蚀区,而另一侧则基本未出现腐蚀,见图１未腐蚀区.剖开管材,观察其内壁,则未发现任何腐蚀现象.

观察该防盗罩表面锈斑区,发现其腐蚀产物大多呈暗红色,部分发黑,质脆且易剥落,个别区域分布有腐蚀坑.

１．２ 扫描电镜及能谱分析

１．２．１ 锈斑扫描电镜观察

截取锈蚀较严重的部位,利用 EVO MA１０ 型扫描电镜(SEM)对管材表面出现腐蚀坑较多的区域进行观察,发现由于腐蚀程度不同,腐蚀坑的大小、深浅不一,多数呈圆形.腐蚀坑形貌如图２a)所示,可见腐蚀坑中腐蚀产物呈泥花状,中部较厚,且由于有裂纹存在,部分已脱落.对管材表面腐蚀程度较轻的锈斑处进行观察,发现有成片块状的腐蚀斑存在,其形状与腐蚀坑类似,也呈带有裂纹的泥花状,如图２b)所示.

１．２．２ 腐蚀产物能谱分析

对扫描电镜观察到的腐蚀坑和腐蚀斑进行能谱(EDS)分析,结果如图３所示,可见腐蚀区除不锈钢基本合金元素外,还存在氯、硫、氧等腐蚀性元素.

１．３ 金相检验

在该防盗罩管材锈蚀较严重部位取样进行镶嵌,制 备 成 金 相 试 样,利 用 王 水 侵 蚀,使 用AXIOVERT４０MAT 型金相显微镜观察其显微组织,如图４所示.可见其显微组织为奥氏体,晶粒较细小,其中小部分晶粒呈孪晶分布,其上有极少量的

黑色小点为碳化物[２].

１．４ 化学成分分析

目前 装 饰 用 焊 接 不 锈 钢 管 产 品 标 准 主 要 有YB/T５３６３－２０１６和JG/T３０３０－１９９５,其中大多采用０Cr１８Ni９(新牌号０６Cr１９Ni１０,即３０４)不锈钢材料[３Ｇ４].使用 OBLF GS１０００型直读光谱仪对该锈蚀管材进行化学成分分析,结果见表１,可见其符合产品标准技术要求.

１．５ 电化学腐蚀试验

利用电化学测试系统测试出该管材锈蚀区(试样１)和未发生锈蚀区(试样２)在质量分数为３．５％的 NaCl溶液中的极化曲线,并由 Tafel直线外推法计算得到自腐蚀电位E０ 、自腐蚀电流密度I０ 和腐蚀速率v,如图５和表２所示.由极化参数结果可知,管材锈蚀区较未发生锈蚀区的自腐蚀电位发生负移,腐蚀电流密度和腐蚀速率都增大.

１．６ 腐蚀介质类别及来源调查

由不锈钢防盗罩锈斑的形态及腐蚀产物中含有氯、硫等腐蚀性元素,可以推断腐蚀介质为液滴状酸性物质.通过对房屋现场不锈钢防盗罩的观察,发现大部分锈蚀的管材均位于该栋房屋靠近墙面一侧,其他位置及附近房屋均未发现锈蚀情况.据业主提供信息,该楼房在外墙贴砖后曾用清洁剂进行清洗,由此推断腐蚀介质为外墙清洁剂残留物,可能

为以下几种物质:HCl水溶液,H２C２O４??２H２O 水溶液,H２SO４ 水溶液,硅酸盐水溶液[５].

１．７ 模拟对比试验

在该不锈钢防盗罩的同根管材上未锈蚀区域截取５段５０cm 长的试样进行模拟对比试验,将按要求配置好的各类清洁剂溶液溅射到管材表面,再将管材放置到室外一周后进行观察,试验结果见表３.

可见造成该不锈钢防盗罩腐蚀的清洁剂为 HCl水溶 液,而市面上供应的酸性清洁剂主要原料也大多是 HCl水溶液.

２ 分析与讨论

由化学成分分析和金相检验结果可知,该不锈钢防盗罩锈蚀管材化学成分符合 YB/T５３６３－２０１６和

JG/T３０３０－１９９５对０Cr１８Ni９成分的要求,材料显微组织为均一奥氏体,其固溶处理较为完善,晶粒细小.

因此,可排除管材因铬、镍含量不足或组织缺陷所引起的腐蚀.从不锈钢防盗罩锈蚀的地点、时间、部位、形态及腐蚀产物的成分、电化学腐蚀试验、模拟对比试验的结果来分析,该自建房在建成之后,用 HCl水溶液(清洁剂)清洗外墙砖不久后便安装了该批不锈钢防盗罩,隔天又遇到了台风雨,雨水将残留在墙面的清洁剂溅射到该不锈钢防盗罩管材表面,清洁剂中含有 Cl－ ,当 Cl－ 含量超过临界值时,即发生点蚀,蚀孔形成后,处于活化态(电位较负)的蚀孔内金属与仍处于钝化态(电位较正)的蚀孔外金属形成膜Ｇ孔电池.蚀孔内金属发生阳极溶解,形成 Fe２＋ (或Cr３＋ ,Ni２＋ 等),其化学反应式为

生成的 Fe(OH)３ 沉积在蚀孔孔口形成多孔的泥花状壳层,阻碍了蚀孔内外物质交换,蚀孔内介质相对于蚀孔外介质呈滞留状态.蚀孔内氧含量持续下降,而蚀孔外富氧,形成了氧浓差电池,加速了蚀孔内的离子化,使得 Fe２＋ 含量增加,迫使蚀孔外的Cl－ 向蚀孔内迁移,以保持电中性,最终形成可溶性盐(FeCl２),随后蚀孔内氯化物的浓缩、水解等使得pH 下降,点蚀以自催化过程不断发展,去逐渐在金属表面形成蚀坑、蚀斑,最终发展为锈蚀,更严重者可蚀穿金属[６Ｇ９].

３ 结论及建议

不锈钢防盗罩锈蚀的发生,是因为安装后接触到 HCl水溶液等较强酸性物质,导致管材表面发生点腐蚀,破坏了其表面的钝化膜,产生溃伤,最终发展为锈蚀.建议在房屋清洗外墙贴砖后(特别是雨季),不要立刻安装不锈钢防盗罩.另外,日常清洗时如接触到较强酸性物质,应及时清洗,去除腐蚀物质的污染.

（文章来源：材料与测试网-理化检验－物理分册 > 54卷 > 5期 (pp:378-381)）