SUS304內(nèi)膽腐蝕.doc

看SUS304如何“戰(zhàn)勝”內(nèi)膽腐蝕0 內(nèi)容摘要：內(nèi)膽是太陽能熱水器儲熱水箱中的關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響太陽能熱水器產(chǎn)品的使用壽命。SUS304不銹鋼因其良好的耐腐蝕性、熱脹冷縮性能和良好的加工性，成為了太陽能熱水器儲熱水箱內(nèi)膽的首選材料。 內(nèi)膽是太陽能熱水器儲熱水箱中的關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響太陽能熱水器產(chǎn)品的使用壽命。SUS304不銹鋼因其良好的耐腐蝕性、熱脹冷縮性能和良好的加工性，成為了太陽能熱水器儲熱水箱內(nèi)膽的首選材料。 隨著太陽能熱水器行業(yè)的不斷縱深與擴大，伴隨著不銹鋼內(nèi)膽銹蝕的現(xiàn)象時有發(fā)生，本文就其SUS304不銹鋼材料的采購選擇、生產(chǎn)加工（焊接加工、試壓檢漏、發(fā)泡組裝）、市場整機安裝方面等細微環(huán)節(jié)方面進行探討，淺析SUS304不銹鋼內(nèi)膽腐蝕與防腐問題，消除部分太陽能熱水器生產(chǎn)廠家遇到的部分困惑與迷茫，以確保太陽能熱水器熱利用行業(yè)穩(wěn)中求進，生產(chǎn)的太陽能熱水器產(chǎn)品壽命可靠達標。 采購選擇控制 1.SUS304不銹鋼標準成分 一般情況下，不銹鋼生產(chǎn)廠家為了降低生產(chǎn)成本，Ni、Cr含量控制在下限，同時以提高C、N含量作為平衡，但過高的C、N含量容易導(dǎo)致沖孔翻邊開裂，開裂將造成內(nèi)膽插接孔密封失效。因此，選購時，應(yīng)選擇大的正規(guī)鋼廠生產(chǎn)的標準牌號SUS304不銹鋼，材質(zhì)成分有保證。 2.不銹鋼材料中有關(guān)化學(xué)元素作用機理 碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳量超過0.23%時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。 氮（N）：氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。對不銹鋼的時效開裂影響較大。 磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。 硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。所以通常要求硫含量小于0.055%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于0.040%。 鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金元素。是主要鐵素體形成元素，鉻與氧結(jié)合能生成耐腐蝕的Cr2O3鈍化膜，是不銹鋼保持耐蝕性的基本元素之一，鉻含量增加可提高鋼的鈍化膜修復(fù)能力。 鎳（Ni）：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。是主要奧氏體形成元素，能減緩鋼的腐蝕現(xiàn)象及在加熱時晶粒的長大。 因此選材時應(yīng)盡量選擇C、N含量分別在0.07%以下，同時P、S含量較低、Ni、Cr含量較高的不銹鋼材料。 3.不銹鋼耐腐蝕性機理 在不銹鋼表面形成明顯的Cr2O3薄膜，O和Cr的含量有最低要求10.5%以獲得連續(xù)的保護性薄膜，以抑制侵蝕的發(fā)生。若保護性薄膜被損壞，它可以自然恢復(fù)。氧化膜的抗腐蝕性能取決于Mo、Ni、Cr、及N的含量。提高Cr含量可以提高不銹鋼的抗侵蝕性和當Cr2O3薄膜被損壞時增強了其自修復(fù)能力。Cr2O3薄膜對基體結(jié)構(gòu)（鐵素體或奧氏體）沒有任何影響。 因此選材時，必須要求SUS304不銹鋼整體表面光潔、光滑，無不良表觀缺陷，如嚴重劃傷、刮傷等。 生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)控制 1.下料、沖壓翻邊環(huán)節(jié) 通常情況下，采購的SUS304不銹鋼材料為卷料，需要開屏裁切，然后轉(zhuǎn)序沖孔、翻邊、卷圓等環(huán)節(jié)。作為內(nèi)膽材料加工轉(zhuǎn)序，一般太陽能生產(chǎn)廠家不太關(guān)注SUS304不銹鋼表面防護，容易生產(chǎn)不良劃傷、刮傷、皺褶等表觀缺陷，導(dǎo)致不銹鋼表面Cr2O3鈍化膜損傷或局部較弱，最終造成容易發(fā)生局部腐蝕。因此，在內(nèi)膽不銹鋼材料開屏裁切、沖孔、翻邊、卷圓過程中應(yīng)文明生產(chǎn)，如同外殼生產(chǎn)一樣，加強表面防護措施。 不銹鋼內(nèi)膽材料在沖孔、翻邊及內(nèi)封頭成型過程中，通常要使用沖壓機油。一般情況下，沖壓油中都含有一定量的氯離子，而氯離子對不銹鋼具有較強的腐蝕作用。因此，應(yīng)選擇正規(guī)的供貨廠家提供的沖壓機油（要求氯離子、硫離子含量盡可能低的沖壓機油），并對沖壓機油的成份進行必要檢測控制。同時應(yīng)對加工過程中殘留在不銹鋼表面的油污進行必要清洗、干燥，避免殘留物對內(nèi)膽造成局部腐蝕。 2.焊接、試壓檢漏環(huán)節(jié) 內(nèi)膽焊接是太陽能熱水器生產(chǎn)中的一個特殊重要工序，焊接質(zhì)量好壞對內(nèi)膽耐腐蝕起決定性作用。焊接質(zhì)量因設(shè)備差異與焊接工藝方法、焊接人員操作技能水平等存在較大差異。焊接常見缺陷為：焊縫氧化腐蝕（如圖1所示）、焊跡不連續(xù)、過燒、熱影響區(qū)晶粒長大等。 TIG焊縫氧化主要是焊接時氣體保護不良造成，氧化后表面的Cr2O3鈍化膜被破壞，使用過程中與水接觸后造成氧化區(qū)的加速腐蝕。為此，必須優(yōu)化生產(chǎn)工藝，采焊接時用雙面惰性氣體保護，同時采用的惰性保護氣體必須是高純度的氬氣等，規(guī)避焊接區(qū)的氧化。 不論是電阻壓力焊還是TIG焊，必須熟練操作設(shè)備，確保焊跡連續(xù)，無斷點發(fā)生，無發(fā)黑、發(fā)藍、無過燒現(xiàn)象。否則容易造成縫隙腐蝕和焊縫滲漏。 焊縫熱影響區(qū)晶粒增大或晶間碳化物析出，是由于焊接時加熱時間過長或熱處理不當則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。焊縫在425815之間加熱時，或者緩慢冷卻通過這個溫度區(qū)間時，都會產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣的熱處理造成碳化物在晶間沉淀（敏化作用），并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。為此，焊接電流、速度必須適宜控制，盡可能使用較快的焊接速度，目的是減少熱影響區(qū)寬度，同時冷卻可靠控制。 太陽能熱水器儲熱水箱內(nèi)膽（承壓與非承壓）必須無滲漏且具有一定耐壓性能，一般在焊接完成后需一一浸入水中進行內(nèi)膽試壓檢漏。試壓檢漏過程中，內(nèi)膽筒體上所有插接孔必須封閉，為了方便插入堵塞，一般有的采用專門潤滑劑（如洗潔凈等）、有的直接采用清水。對于采用潤滑劑潤滑（洗潔凈），必須嚴格控制并保證潤滑劑為中性且不含氯離子等成分。我們知道，一般洗潔凈分酸性、中性、堿性，如為了增大洗潔凈濃度，可能加入氯化鈉；為了增加去污性，可能加入鹽酸等。一旦使用含有氯離子之類的洗潔凈作為潤滑劑，其殘留物在內(nèi)膽中，導(dǎo)致內(nèi)膽內(nèi)極容易發(fā)生點腐蝕而產(chǎn)生由內(nèi)向外穿透（如圖2所示）。為此，作為內(nèi)膽試壓檢漏，一是水槽內(nèi)的水本身必須清潔，無油污，勤更換；二是對于堵塞潤滑采用正規(guī)的潤滑劑，最好直接采用清水潤滑。 3.干燥、覆膜組裝環(huán)節(jié) 內(nèi)膽試壓檢漏后一般表面不同程度殘留有水珠、沖壓機油、油污，諸多太陽能生產(chǎn)廠家對此不大重視，其中部分廠家直接轉(zhuǎn)序進入內(nèi)膽覆膜中，部分廠家則是經(jīng)過簡單擦拭再進入內(nèi)膽覆膜中，殊不知殘留的水珠、沖壓機油、油污成為了腐蝕源，在太陽能使用過程中逐步擴展，導(dǎo)致SUS304不銹鋼筒體由外向內(nèi)腐蝕（如圖3所示）。為此，作為太陽能生產(chǎn)廠家，在內(nèi)膽試驗檢漏后必須引起重視，應(yīng)對內(nèi)膽進行徹底的清洗、干燥處置。 根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，內(nèi)膽外表面一般需要進行覆膜。由于覆膜采用的薄膜或隔離紙、膠帶直接與內(nèi)膽外筒體接觸，因此所采用的材料必須進行嚴格控制，不得含有氯離子等元素，如不得使用PVC薄膜與PVC膠帶等。 市場安裝環(huán)節(jié)控制 經(jīng)過2009年太陽能家電下鄉(xiāng)以來，太陽能熱水器產(chǎn)品已經(jīng)深入農(nóng)村，市場安裝早已村莊化，安裝隊伍可參差不齊，本身的規(guī)范安裝相當滯后。比如一些地方的安裝人員在安裝真空管時，采用邊淌水邊插管，殊不知這種安裝方式，容易造成淌水不同程度通過插接孔直接滲入保溫層中（內(nèi)膽外表面）而長久存在。我們知道，常用的自來水中都含有一定量的氯離子（尤其是水質(zhì)較差的地方），太陽能在使用過程中，內(nèi)膽外表面的存留水珠等成為了區(qū)域面腐蝕源，最終造成內(nèi)膽發(fā)生由外向內(nèi)的區(qū)域面點腐蝕，即淌水存留的地方發(fā)生腐蝕，其它區(qū)域完好無腐蝕（如圖4所示）。為此，必須加強規(guī)范安裝，