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。

本研究经我院医学伦理委员会审核批准，所有受试者均知情同意并签署知情同意书。各组受试者的年龄、性别比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

如果养殖成鱼，要求池塘面积要大，以10亩左右的大塘为宜，水深3m以上，鱼池以长方形为主，长、宽之比为5∶3，成鱼池与鱼种池的面积之比为8∶2或9∶1。

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19 mm、长度为50 cm、管壁厚为0.5 mm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。

采用多个例合成分析方法(王坚红等,2017),对同类型多个例进行区域合成分析,提取多个例的局域结构共性。

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。

孔外大气发生阴极反应

  

图1 管材表面宏观形貌Fig.1 Macro morphology of the surface of the pipe

1.2 扫描电镜及能谱分析

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]。

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-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

  

图2 腐蚀区表面SEM形貌Fig.2 SEM morphology of the surface of the corrosion zone:a) corrosion hole; b) corrosion spot

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。

  

图3 腐蚀区表面能谱分析结果Fig.3 EDS analysis results of the surface of the corrosion zone:a) corrosion hole; b) corrosion spot

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AXIOVERT 40MAT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]。

  

图4 管材锈蚀部位的显微组织形貌Fig.4 Microstructure morphology of the corrosion zone of the pipe

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/T 5363-2016和JG/T 3030-1995，其中大多采用0Cr18Ni9(新牌号06Cr19Ni10，即304)不锈钢材料[3-4]。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

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。

 

表1 锈蚀管材的化学成分(质量分数)Tab.1 Chemical compositions of the corrosion pipe (mass fraction) %

  

项目CSiMnPSCrNi实测值0．040．341．100．0340．00218．108．16标准值(YB/T5363-2016)≤0．08≤0．75≤2．00≤0．045≤0．03018．00～20．008．00～11．00标准值(JG/T3030-1995)≤0．07≤1．00≤2．00≤0．035≤0．03017．00～19．008．00～11．00

  

图5 管材材料的极化曲线图Fig.5 Polarization curve of the pipe material

 

表2 管材材料的极化参数结果Tab.2 Polarization parameter results of the pipe material

  

试样编号自腐蚀电位E0/V自腐蚀电流密度I0/(A·cm-2)腐蚀速率v/(mm·a-1)1-1．17680．000293．46382-1．15840．000131．5099

1.6 腐蚀介质类别及来源调查

1.2.1 锈斑扫描电镜观察

1.7 模拟对比试验

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/T 5363-2016和JG/T 3030-1995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。

 

表3 模拟对比试验结果Tab.3 Results of the comparative simulation tests

  

试验溶液溶液质量分数试验时间/d是否有蚀斑腐蚀产物颜色HCl水溶液10%7有浅红黑色H2C2O4·2H2O水溶液10%7无-H2SO4水溶液10%7有(部分溶解)黑色硅酸盐水溶液饱和液7无-雨水-7无-

2 分析与讨论

在该不锈钢防盗罩的同根管材上未锈蚀区域截取5段50 cm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。

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。

Fe→Fe2++2e-

(1)

在积极加强河道巡查和专项整治力度的同时，江西省水利厅积极协调相关部门推动非法采砂入刑工作。2012年，宁都县、南康市以及南昌市等各地积极推动非法采砂入刑，据统计，全省以非法采矿罪受理非法采砂系列案件6起，涉案人犯56人，均系未经批准在江西省各河道非法采砂销售牟利，造成矿产资源不同程度受损，涉案56名人犯分别被判处七个月至五年零六个月不等的有期徒刑，并处一万至一百万元不等的罚金，同时追缴违法所得一千余万元。对非法采砂从业人员的刑事处罚，极大震慑了非法采砂者的嚣张气焰，使各地非法采砂势头得到有效遏制。

1/2O2+H2O+2e-→2OH-

(2)

孔口pH升高，发生二次反应

Fe2++2OH-→Fe(OH)2

(3)

Fe(OH)2+2H2O+O2→Fe(OH)3

(4)

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[6-9]。

通过对同一课堂上的所有学生进行全面而系统的学习行为、过程和学习成果的数据分析，能够发现传统教学计划中隐含的问题，从而改善传统的教学计划，进而提高高校核心竞争力。

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。

参考文献：

[1] 王明政, 邓鑑清,刘胜英,等. 不锈钢护栏锈蚀原因分析[J]. 物理测试,2008,26(3):54-56.

[2] 任颂赞,张静江,陈质如,等. 钢铁金相图谱[M]. 上海:上海科学技术文献出版社,2003.

[3] YB/T 5363-2016 装饰用焊接不锈钢管[S].

[4] JG/T 3030-1995 建筑装饰用用不锈钢焊接管材[S].

[5] 孙秋霞,白玉光,贺春林,等. 材料腐蚀与防护[M]. 北京:冶金工业出版社,2001.

[6] 姜银方,朱元右,戈晓岚,等. 现代表面工程技术[M]. 北京:化学工业出版社,2005.

[7] 张旭,赵景峰,李轶文,等. 输电线用钢芯铝绞线的腐蚀原因分析[J]. 理化检验(物理分册),2016,52(7):484-488.

[8] 张培俊,孙全胜. 常减压塔顶部回流泵叶轮腐蚀原因分析[J]. 理化检验(物理分册),2016,52(5):345-349.

[9] 季长涛,姜玉珍,刘云旭. 高氮无镍奥氏体不锈钢耐蚀性的研究[J]. 金属热处理,2011,36(3):51-54.