奥氏体不锈钢材料在远洋船上生锈原因分析

2014-07-31徐红忠

江苏船舶 2014年3期

关键词：不锈钢管铁素体船级社

徐红忠，蒋江，许波

(江苏新世纪造船有限公司，江苏靖江 214518)

奥氏体不锈钢材料在远洋船上生锈原因分析

徐红忠，蒋江，许波

(江苏新世纪造船有限公司，江苏靖江 214518)

以远洋船上不锈钢材料为研究对象，介绍了不锈钢的分类，指出了不锈钢材料在实船上的使用效果，详细分析了不锈钢材料生锈的原因主要在于原材料、施工现场和管理以及高温焊接等方面，建议奥氏体不锈钢材料在远洋船上慎用。

远洋船；奥氏体不锈钢；生锈；腐蚀

0 引言

由于不锈钢材料具有良好的耐腐性能，以及使用不锈钢材料后可以省略相应的表面处理和防腐工作，从而减少造船企业生产流程和中间处理环节，缩短整个造船周期，因此，在船舶行业得到广泛应用。但从很多远洋船上的实际反馈情况来看，经常发现不锈钢生锈的情况。

1 不锈钢的基本分类

1.1 按基体组织分类

不锈钢按基体组织分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢。

(1)铁素体不锈钢含铬(Cr)12%～30%，其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。

(2)奥氏体不锈钢含铬大于18%，还含有 8%左右的镍(Ni)及少量钼、钛、氮等元素，综合性能好，可耐多种介质腐蚀。

(3)奥氏体-铁素体双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。

(4)马氏体不锈钢强度高，但塑性和可焊性较差。

(5)沉淀硬化型不锈钢具有很好的成形性能和良好的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。

1.2 按成分分类

不锈钢按成分可分为Cr系(SUS400)、Cr-Ni系(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化系(SUS600)。

目前船舶行业常用的不锈钢材料为Cr-Ni系，牌号为SUS304、SUS316和SUS316L等3种，这3种均属于奥氏体不锈钢。本文主要分析这3种奥氏体不锈钢材料在远洋船上的生锈原因。

2 不锈钢材料在实船上的使用效果

不锈钢管件、阀门、栏杆、门、把手在船上使用一段时间后，会出现生锈现象，如图1～图5所示。

图1 不锈钢管生锈

图2 不锈钢管生锈

图3 不锈钢阀门生锈

图4 游泳池不锈钢栏杆生锈

图5 上层建筑生活区不锈钢门及把手生锈

3 不锈钢材料生锈的原因分析

(1)原材料的问题，不锈钢材料中的Cr和Ni含量不达标。主要表现在不锈钢材料质量出现问题或不按设计要求选用其他规格材料，比如以SUS302代用SUS304，以SUS304代用SUS316等。

(2)生产施工现场和管理问题造成了不锈钢制品在生产和施工安装中引起的“生锈”隐患。

①不锈钢表面沾染了游离的细微铁颗粒，游离铁会生锈并引起不锈钢产生腐蚀。清除时，浮粉一般可随粉尘一起清除掉。有些粘着力很强，必须按嵌入铁进行处理。

②焊接工作以及焊接产生的缺陷和飞溅等。在造船行业中，不锈钢材料制品更多的是采用焊接方式安装在船舶上。除了同种不锈钢材料间的焊接外，更多的是不同材料的不锈钢焊接以及不锈钢和碳钢之间的焊接，尤其是不锈钢和碳钢的焊接成为不锈钢生锈的主要原因。

③其他的一些诱因。比如有机物质油和油脂，甚至指印都会成为不锈钢局部腐蚀的腐蚀源。

(3)高温焊接对奥氏体不锈钢材质的影响。虽然奥氏体不锈钢材料中Cr是高耐腐蚀成分，但是当不锈钢温度达到了激活温度范围(450～850 ℃)时，不锈钢材料中的碳C和Cr会产生反应生成Cr23C6，导致原不锈钢中的Cr含量急速降低。如果不锈钢中的Cr很低时，其防腐性能跟碳钢相近。基于以上原因，奥氏体不锈钢由于其严重的晶间腐蚀特性，所以不能用于有焊接工作的地方和场合。

正如前面所述，船舶行业中使用的不锈钢制品中，很多场合和地方都是需要依靠焊接安装的，管子和管子的焊接、管子附件诸如法兰、套管等跟管子主材焊接、设备和管子跟船体结构焊接等。焊接时不锈钢制品的温度会升高，使不锈钢材料中的Cr含量降低，从而影响不锈钢材料的防腐功能。

虽然各船级社规范未对不锈钢的适用范围提出明确的要求和制约，但是，有些船级社现已开始关注这个问题，并指出，奥氏体的不锈钢材料不能用于海上系统/或者跟海水有接触的地方。目前法国BV船级社已经在建造的新船项目中明确提出该要求。

(4)在氯离子含量较高时，不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能降低，容易发生晶间应力腐蚀和点蚀，进而发生应力腐蚀开裂。