Mo元素對309不銹鋼焊管耐點蝕性能的影響

一種重要合金元素Mo在氯離子腐蝕環(huán)境下則起到了提高309不銹鋼焊管耐點蝕性能的作用。Mo在309不銹鋼焊管點蝕過程中的影響可以分為兩個方面:

首先,Mo元素會改變309不銹鋼焊管鈍化膜的電化學(xué)性能,從而使其在氯離子腐蝕環(huán)境下更為穩(wěn)定。Mo元素在鈍化膜中表現(xiàn)為MoO2-4的形式。鉬酸鹽的存在導(dǎo)致鈍化膜微電池反應(yīng)中電子選擇性產(chǎn)生變化,從而鈍化膜的電化學(xué)性能發(fā)生改變。研究表明:改變電化學(xué)性能后的鈍化膜在氯離子腐蝕環(huán)境中更為穩(wěn)定,在階段抑制了點蝕過程的發(fā)生。

其次,Mo元素會促進309不銹鋼焊管的再鈍化過程。圖7為Mo元素的電位與pH平衡圖[5]。點蝕過程中蝕孔內(nèi)存在由閉塞電池導(dǎo)致的自催化酸化作用,孔內(nèi)氯化物濃度增加,pH降低。由圖7可見:當(dāng)pH降至4以下后,Mo元素以氧化物的形態(tài)存在,即鉬酸鹽轉(zhuǎn)化為MoO3。而鉬氧化物在氯離子腐蝕環(huán)境中不易溶解,將附著于309不銹鋼焊管表面,從而隔離309不銹鋼焊管與腐蝕環(huán)境,促進了309不銹鋼焊管的再鈍化過程。

如何制備抗粘附能力強的309不銹鋼焊管表面？

309不銹鋼焊管表面抗黏附性是固體表面的一個重要特征，液體的勁附現(xiàn)象也是自然界中常見的界面現(xiàn)象之一，直接影響著309不銹鋼焊管表面體的流動和相變特性。目前，國內(nèi)外學(xué)者們雖然對表面液體黏附現(xiàn)象己開展了大量的實驗和理論分析研究，但現(xiàn)有研究主要集中在光滑表面以及構(gòu)造的規(guī)則性粗糙結(jié)構(gòu)表面上，對于309不銹鋼焊管加工表面潤濕及黏附行為的認識相對缺乏。同時，由于小口徑309不銹鋼焊管道具有耐腐蝕性、耐熱性強等特點，在精密、航空航天、半導(dǎo)體工業(yè)當(dāng)中被廣泛運用。而如何制備抗黏附能力強的309不銹鋼焊管道內(nèi)表面一直是研究者們的關(guān)注焦點。

通過綜合性分析國內(nèi)外研究人員在固體材料表面抗黏附和309不銹鋼焊管內(nèi)表面拋光工藝等領(lǐng)域的研究方法與實驗成果，發(fā)現(xiàn)目前對于表面黏附現(xiàn)象的研究還較為欠缺，沒有一個系統(tǒng)且完善的理論來指導(dǎo)管道抗黏附內(nèi)表面的制備，缺少一種可操作性強、成本低廉的309不銹鋼焊管內(nèi)表面制備技術(shù)。因此，本文采用理論分析一實驗對比的方法，從固體材料表面抗黏附機理與管道內(nèi)表面拋光技術(shù)兩個方面進行深入研究。

在固體表面液體黏附機理方面，本文在結(jié)合固-液界面黏附功理論與光滑固體表面潤濕模型的基礎(chǔ)上，分析液體在機加工粗糙表面鋪展的過程，研究固-液-氣三相接觸線的動態(tài)移動特性進而直接的分析液體的黏附過程，建立基于系統(tǒng)自由能的接觸線鋪展模型，為管道抗黏附表面的制備提供理論指導(dǎo)。進行機加工表面潤濕實驗，采用靜態(tài)接觸角測量的方式，論證所建立理論模型的正確性。

在小口徑管道抗黏附內(nèi)表面制備方面，文章探討了目前電化學(xué)拋光技術(shù)在大長徑比小口徑管道內(nèi)表面加工的缺陷與不足，給出一種可操作性強、加工成本低的管道內(nèi)表面電化學(xué)拋光方案。分析了電化學(xué)拋光機理，通過實驗性方法研究工具電極轉(zhuǎn)速、工具電極進給速度、加工間隙、電流密度、電解液溫度、電解液流速及加工時間對拋光質(zhì)量的影響，為管道內(nèi)表面拋光進行工藝優(yōu)化提供依據(jù)。

如何提高低淬透性309不銹鋼焊管的韌性與強度？

當(dāng)前，對一些輕載荷齒輪，用309不銹鋼焊管感應(yīng)加熱淬火代替合金滲碳鋼，由于淬透性稍高，在感應(yīng)加熱淬火時，得不到合適輪廓的淬硬層，齒心部硬度大于HRC54～56，齒輪發(fā)生斷齒、崩角等現(xiàn)象。為此，模數(shù)為3～8的汽車、拖拉機齒輪，仍多用合金滲碳鋼制造。

如果將309不銹鋼焊管的淬透性降低，則齒輪在穿透感應(yīng)加熱淬火時，由于309不銹鋼焊管本身淬透性低，淬火時僅冷卻速度大于淬火臨界冷卻速度的表面層形成馬氏體組織，獲得合適的淬硬層，而齒心部得到適當(dāng)?shù)膹娀?。采用這樣的低淬透性309不銹鋼焊管，代替汽車、拖拉機齒輪所用的合金滲碳鋼，可以簡化齒輪熱處理工藝。

我國研制的感應(yīng)加熱淬火用低淬透性309不銹鋼焊管的典型鋼號及化學(xué)成分。

合適的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是在0.50～0.65%范圍內(nèi)。若太低（≤0.50%），309不銹鋼焊管淬火后硬度偏低，耐磨性不好，若過高（≥0.65%），309不銹鋼焊管感應(yīng)加熱淬火時易裂，脆性大。拖拉機小模數(shù)齒輪可選用55Tid,載荷大、模數(shù)較大的齒輪選用60Tid。為進一步降低淬透性，還需加入少量變質(zhì)劑，以細化晶粒，提高309不銹鋼焊管的強度與韌性。

用低淬透性309不銹鋼焊管作的齒輪，除小模數(shù)齒輪采用高頻加熱外，一般采用中頻感應(yīng)加熱淬火。

309不銹鋼焊管的質(zhì)量鑒別

購買309不銹鋼焊管時，要分清其真假。劣質(zhì)309不銹鋼焊管的橫截面是橢圓形，這是因為廠家為節(jié)省材料，成品輥道的壓下量偏大，導(dǎo)致此類309不銹鋼焊管的強度極大下降，并且還不符合309不銹鋼焊管外形尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。

而合格309不銹鋼焊管的成分均勻，由于冷剪機的噸位高，切頭端面平滑且整齊，而劣質(zhì)309不銹鋼焊管因為材質(zhì)較差，切頭端面經(jīng)常會出現(xiàn)“掉肉”的現(xiàn)象，也就是表面凹凸不平，并且沒有金屬光澤。另外因為劣質(zhì)廠家產(chǎn)品切頭少，頭尾會出現(xiàn)大耳子。

再一個明顯的區(qū)別是劣質(zhì)309不銹鋼焊管材質(zhì)雜質(zhì)較多，導(dǎo)致其密度偏小，且尺寸超差嚴(yán)重，現(xiàn)場如沒有游標(biāo)卡尺，可對其進行稱量核對。

此外劣質(zhì)309不銹鋼焊管極易有刮傷，這是因為是劣質(zhì)309不銹鋼焊管廠家生產(chǎn)設(shè)備簡陋，容易有毛刺，經(jīng)常會刮傷不銹鋼管表面，刮傷較深的還會降低309不銹鋼焊管的強度。同時劣質(zhì)309不銹鋼焊管基本沒有金屬光澤，表面是是淡紅色或類似生鐵的顏色。