徐紅忠，蔣 江，許 波

(江蘇新世紀造船有限公司，江蘇 靖江 214518)

奧氏體不銹鋼材料在遠洋船上生銹原因分析

徐紅忠，蔣 江，許 波

(江蘇新世紀造船有限公司，江蘇 靖江 214518)

以遠洋船上不銹鋼材料為研究對象，介紹了不銹鋼的分類，指出了不銹鋼材料在實船上的使用效果，詳細分析了不銹鋼材料生銹的原因主要在于原材料、施工現(xiàn)場和管理以及高溫焊接等方面，建議奧氏體不銹鋼材料在遠洋船上慎用。

遠洋船；奧氏體不銹鋼；生銹；腐蝕

0 引言

由于不銹鋼材料具有良好的耐腐性能，以及使用不銹鋼材料后可以省略相應(yīng)的表面處理和防腐工作，從而減少造船企業(yè)生產(chǎn)流程和中間處理環(huán)節(jié)，縮短整個造船周期，因此，在船舶行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。但從很多遠洋船上的實際反饋情況來看，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不銹鋼生銹的情況。

1 不銹鋼的基本分類

1.1 按基體組織分類

不銹鋼按基體組織分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼、馬氏體不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼。

(1)鐵素體不銹鋼含鉻(Cr)12%～30%，其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。

(2)奧氏體不銹鋼含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳(Ni)及少量鉬、鈦、氮等元素，綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。

(3)奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點，并具有超塑性。

(4)馬氏體不銹鋼強度高，但塑性和可焊性較差。

(5)沉淀硬化型不銹鋼具有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中應(yīng)用。

1.2 按成分分類

不銹鋼按成分可分為Cr系(SUS400)、Cr-Ni系(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化系(SUS600)。

目前船舶行業(yè)常用的不銹鋼材料為Cr-Ni系，牌號為SUS304、SUS316和SUS316L等3種，這3種均屬于奧氏體不銹鋼。本文主要分析這3種奧氏體不銹鋼材料在遠洋船上的生銹原因。

2 不銹鋼材料在實船上的使用效果

不銹鋼管件、閥門、欄桿、門、把手在船上使用一段時間后，會出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，如圖1～圖5所示。

圖1 不銹鋼管生銹

圖2 不銹鋼管生銹

圖3 不銹鋼閥門生銹

圖4 游泳池不銹鋼欄桿生銹

圖5 上層建筑生活區(qū)不銹鋼門及把手生銹

3 不銹鋼材料生銹的原因分析

(1)原材料的問題，不銹鋼材料中的Cr和Ni含量不達標。主要表現(xiàn)在不銹鋼材料質(zhì)量出現(xiàn)問題或不按設(shè)計要求選用其他規(guī)格材料，比如以SUS302代用SUS304，以SUS304代用SUS316等。

(2)生產(chǎn)施工現(xiàn)場和管理問題造成了不銹鋼制品在生產(chǎn)和施工安裝中引起的“生銹”隱患。

①不銹鋼表面沾染了游離的細微鐵顆粒，游離鐵會生銹并引起不銹鋼產(chǎn)生腐蝕。清除時，浮粉一般可隨粉塵一起清除掉。有些粘著力很強，必須按嵌入鐵進行處理。

②焊接工作以及焊接產(chǎn)生的缺陷和飛濺等。在造船行業(yè)中，不銹鋼材料制品更多的是采用焊接方式安裝在船舶上。除了同種不銹鋼材料間的焊接外，更多的是不同材料的不銹鋼焊接以及不銹鋼和碳鋼之間的焊接，尤其是不銹鋼和碳鋼的焊接成為不銹鋼生銹的主要原因。

③其他的一些誘因。比如有機物質(zhì)油和油脂，甚至指印都會成為不銹鋼局部腐蝕的腐蝕源。

(3)高溫焊接對奧氏體不銹鋼材質(zhì)的影響。雖然奧氏體不銹鋼材料中Cr是高耐腐蝕成分，但是當不銹鋼溫度達到了激活溫度范圍(450～850 ℃)時，不銹鋼材料中的碳C和Cr會產(chǎn)生反應(yīng)生成Cr23C6，導(dǎo)致原不銹鋼中的Cr含量急速降低。如果不銹鋼中的Cr很低時，其防腐性能跟碳鋼相近。基于以上原因，奧氏體不銹鋼由于其嚴重的晶間腐蝕特性，所以不能用于有焊接工作的地方和場合。

正如前面所述，船舶行業(yè)中使用的不銹鋼制品中，很多場合和地方都是需要依靠焊接安裝的，管子和管子的焊接、管子附件諸如法蘭、套管等跟管子主材焊接、設(shè)備和管子跟船體結(jié)構(gòu)焊接等。焊接時不銹鋼制品的溫度會升高，使不銹鋼材料中的Cr含量降低，從而影響不銹鋼材料的防腐功能。

雖然各船級社規(guī)范未對不銹鋼的適用范圍提出明確的要求和制約，但是，有些船級社現(xiàn)已開始關(guān)注這個問題，并指出，奧氏體的不銹鋼材料不能用于海上系統(tǒng)/或者跟海水有接觸的地方。目前法國BV船級社已經(jīng)在建造的新船項目中明確提出該要求。

(4)在氯離子含量較高時，不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能降低，容易發(fā)生晶間應(yīng)力腐蝕和點蝕，進而發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。

4 結(jié)語

不銹鋼材料雖具有良好的外觀性能，但海水中氯離子含量非常高，甚至就連空氣中都含有氯離子的成分，因而建議在遠洋船上慎用不銹鋼材料，尤其要注意的不能用于跟海水有接觸的系統(tǒng)和地方、有焊接工作的場合和要求的地方。

2013-12-20

徐紅忠(1974-)，男，工程師，從事船舶設(shè)計。

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