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不銹鋼是耐用性的代名詞。不銹鋼耐高溫、耐腐蝕、耐高負荷，是廚房用具、大型工業(yè)熱交換器甚至最 新型宇宙飛船等所有產(chǎn)品的首 選材料。
然而，不銹鋼并不能完全避免環(huán)境損害或過度壓力下的開裂。從本文中了解不銹鋼腐蝕的原因以及如何最 好地防止腐蝕。
不銹鋼耐腐蝕嗎？
由于鉻含量高，不銹鋼具有很強的耐腐蝕性。空氣中的氧氣與鉻發(fā)生反應(yīng)，形成一層看不見的保護性氧化膜。這層氧化膜雖然透明且厚度只有兩納米，但它可以保護不銹鋼免受外部沖擊，使不銹鋼在腐蝕環(huán)境中電化學(xué)鈍化。
不銹鋼的耐腐蝕水平取決于三個因素：
l鉻濃度：不銹鋼的鉻含量在10.5%至30%之間。鉻含量越高，耐腐蝕性越好。
l其他合金元素的存在：鎳、鉬、氮和銅可防止氯化物或高溫條件下的應(yīng)力腐蝕開裂、縫隙腐蝕和點蝕。
l操作和環(huán)境因素：在氧含量降低、負荷增加以及 pH 值、溫度和氯化物含量升高的情況下，耐腐蝕性會降低。
根據(jù)這些因素，根據(jù)DIN EN 1993-1-4:2015-10/歐洲規(guī)范 3，不銹鋼分為五種耐腐蝕等級：
lI：低鐵素體不銹鋼、鉻和鐵合金
lII：中等 -奧氏體不銹鋼，富含鉻、鎳和鐵
lIII：中-含鉬奧氏體不銹鋼
lIV：強——含鉬的超級奧氏體不銹鋼；含鉻、鎳、鉬、銅和鐵的雙相不銹鋼
lV：非常堅固——超級奧氏體和雙相不銹鋼是最耐腐蝕的不銹鋼
換句話說，不銹鋼并不能完全避免腐蝕，腐蝕會在接觸氯化物（主要是鹽）和二氧化硫時產(chǎn)生。在某些情況下，不銹鋼也會因較大的應(yīng)力和負荷而腐蝕。因此，選擇不銹鋼產(chǎn)品的第 一步是根據(jù)您的操作條件確定合適的合金。
不銹鋼腐蝕的類型
高氯化物環(huán)境，加上高溫和殘余應(yīng)力，為不銹鋼腐蝕的發(fā)展創(chuàng)造了完美的風(fēng)暴。通常，不銹鋼中最常見的腐蝕類型是點蝕、應(yīng)力腐蝕開裂和電偶腐蝕。
點蝕表現(xiàn)為小而深的地下孔洞（凹坑），損害其結(jié)構(gòu)完整性。高溫和富含氯化物的環(huán)境會導(dǎo)致不銹鋼發(fā)生點蝕。合金對點蝕的抵抗力取決于材料中的鉻、鉬和氮含量。因此，鐵素體不銹鋼最容易受到影響。
由于腐蝕產(chǎn)物通常覆蓋在腐蝕坑上，因此檢測起來很困難。不銹鋼中的腐蝕進展也相對較快。此外，在高應(yīng)力負荷下，點蝕會使不銹鋼容易開裂。
應(yīng)力腐蝕開裂(SCC) 表現(xiàn)為在材料未發(fā)生任何變形的情況下發(fā)生的表面裂紋。SCC 是由暴露于氯化物環(huán)境、極端溫度、施加負載和殘余應(yīng)力共同導(dǎo)致的。其主要危險在于它非常突然，因此很難在早期階段檢測到。
SCC 會導(dǎo)致泄漏、破裂，在最壞的情況下還會導(dǎo)致嚴重的資產(chǎn)故障。因此，對于高應(yīng)力和高負荷資產(chǎn)，最 好選擇抗 SCC 鋼種，如雙相不銹鋼和鐵素體不銹鋼，或使用額外涂層保護不抗 SCC 鋼種（例如奧氏體鋼）。
當(dāng)兩種具有不同電極電位的相鄰金屬與電解質(zhì)溶液（例如積聚的水分）相互作用時，就會發(fā)生電偶腐蝕。帶正電的金屬（陽極）會轉(zhuǎn)移電子并發(fā)生氧化，從而導(dǎo)致腐蝕。高濕度環(huán)境中會加速電偶腐蝕。例如，在海上石油鉆井平臺上，暴露在咸水和頻繁的雨中。
當(dāng)不銹鋼和鋁一起使用時，后者會承受全部腐蝕。在這種組合中，鋁充當(dāng)陽極并迅速劣化，尤其是在存在濕氣、雨水或含鹽液體的情況下。因此，一般規(guī)則是使用不銹鋼緊固件來固定鋁制部件（反之亦然）。
如何檢測不銹鋼的腐蝕
不銹鋼資產(chǎn)可能遭受外部和內(nèi)部腐蝕。繪制和測量其圖案需要不同的無損檢測方法和設(shè)備。
肉眼很容易看到從輕微到嚴重的外部腐蝕。對于更細微的損壞或內(nèi)部腐蝕，您將需要穿透性無損檢測方法，例如超聲波檢測和渦流檢測等。
目視檢查涉及表面檢查，以查明容易看到的變色、變形和其他變化，表明存在腐蝕。它是定期資產(chǎn)檢查的重要組成部分，可以增強其他無損檢測方法（用于初步檢查、現(xiàn)場準備或結(jié)果驗證）。
目視檢查有助于檢測從接頭、焊縫和裸露邊緣開始的不銹鋼腐蝕。要評估難以觸及、高架或密閉的物體，您可以使用配備高清攝像頭的專用檢查無人機。這樣，您可以更快地進入受限區(qū)域，獲得更詳細的鏡頭，并保持視覺參考以進行持續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測。
超聲波檢測 (UT)利用穿透測試對象的高頻聲波來識別厚度損失和表面下缺陷。UT 是一個相對簡單的過程，只需要合適的換能器和耦合劑。然而，檢查高溫或高架資產(chǎn)則需要無人機。
在 Voliro，我們開發(fā)了一種帶有超聲波傳感器有效載荷的專業(yè)檢查無人機（還有其他幾種有效載荷?。Ｔ摕o人機具有 360 度的移動自由度，可從各個角度輕松進行 A 掃描。它測量的厚度高達 2-150 毫米/0.08-5.9 英寸，分辨率為 0.06 毫米/0.002 英寸。Voliro 的高溫 UT 有效載荷可以檢測加熱到 0-260 °C/32-500 °F 的運營資產(chǎn)的厚度。借助我們的技術(shù)，您可以比使用傳統(tǒng)方法在早期檢測不銹鋼腐蝕的速度快兩到四倍地進行精 確的厚度測量。
搭載 UT 有效載荷的 Voliro T 無人機
其他 UT 工具還允許進行 B 掃描和 C 掃描。B 掃描提供資產(chǎn)的 2D 橫截面視圖，有助于確定材料的精 確深度。C 掃描有助于創(chuàng)建內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 3D 地圖，顯示腐蝕位置和強度的彩色編碼圖像。
渦流檢測利用電磁感應(yīng)來檢測導(dǎo)電材料的表面和表面下缺陷。通過向不銹鋼中發(fā)送交流電并產(chǎn)生磁場來檢測腐蝕和裂紋。
最常見的 ECT 工具是表面探頭。它們有不同的直徑和頻率范圍，但都需要直接接觸資產(chǎn)才能進行精 確測量。Voliro 正在用無人機安裝的脈沖渦流探頭改變這一現(xiàn)狀，該探頭旨在檢測絕緣層下腐蝕 (CUI)。該探頭可以穿透厚度達 100 毫米的涂層和絕緣層，揭示絕緣不銹鋼管中隱藏的 CUI。由于嵌入式噪聲屏蔽和消除機制以及專門的數(shù)據(jù)處理算法，結(jié)果的精度有所提高。
用于無人機無損檢測的脈沖渦流探頭
目視檢查、超聲波掃描和渦流檢測是定位不銹鋼腐蝕最常用的方法。不過，還有其他方法可能有用：
l染料滲透檢測是將染色液體分散到測試區(qū)域。當(dāng)液體滲透到裂縫和孔洞中時，表面缺陷和腐蝕情況就會顯現(xiàn)出來。
l射線檢測將測試物體放置在輻射發(fā)射器和膠片之間，發(fā)送 X 射線或伽馬射線來檢查資產(chǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否有腐蝕跡象。
l磁粉探傷依靠的是將彩色磁粉散布在磁化的檢測物體上。當(dāng)磁粉被缺陷區(qū)域吸引時，即使是微小的裂紋的位置也能被磁粉看到。
l氯化物測試通過在受控的腐蝕環(huán)境中施加鹽霧來測試保護涂層的抗氯化物性。
由于頻繁使用和接觸腐蝕性物質(zhì)，一些不銹鋼資產(chǎn)可能會突然腐蝕。最 佳操作條件、保護涂層和表面處理有助于避免或推遲腐蝕的發(fā)生。
選擇最 佳的不銹鋼等級是防腐的第 一步。工業(yè)資產(chǎn)中最常見的不銹鋼類型是奧氏體等級 316 和 316L。它們用于儲罐、火炬煙囪和各種壓力容器。而石油和天然氣行業(yè)則依賴 2205、2507 和 2507 等雙相不銹鋼來制造海上結(jié)構(gòu)和管道。
環(huán)氧樹脂、聚氨酯、樹脂和粉末涂料可保護不銹鋼免受潮濕、化學(xué)物質(zhì)和機械磨損的影響。它們以噴霧形式提供，需要 1-2 小時才能生效。然而，不銹鋼在涂裝前需要準備和清潔。密封不良的涂層會導(dǎo)致局部損壞，增加腐蝕風(fēng)險。因此，在涂裝后立即測量干膜厚度非常重要（您可以使用 Voliro 的 DFT 探頭來完成此操作）。
如果油漆和涂層不夠，您可以選擇不銹鋼處理，例如鈍化和電解拋光。鈍化使用硝酸從表面洗去游離鐵，更新其保護性氧化膜。這個化學(xué)過程通常需要大約一個小時。此外，NASA最近發(fā)現(xiàn)檸檬酸（存在于橙子和檸檬中）可以代替硝酸進行鈍化。它不會損害有益的重金屬，對檢查員來說更安全，而且成本更低。
電解拋光利用電流將薄薄的一層不銹鋼溶解在電解質(zhì)物質(zhì)中，從而消除微裂紋、鐵殘留物和其他微小瑕疵。它能產(chǎn)生光滑、明亮的表面，并保持表面防腐蝕。這個過程只需 20 分鐘。
兩種不同的金屬在潮濕環(huán)境中結(jié)合會引發(fā)電化學(xué)腐蝕。防止鋁和不銹鋼之間發(fā)生電化學(xué)腐蝕的一種方法是盡量減少金屬之間的接觸并保持該區(qū)域干燥。為了減少它們的接觸，您可以使用橡膠墊圈、絕緣環(huán)或陽極涂層。
此外，您還可以為使用不銹鋼螺栓和接頭的組件選擇類似的金屬。但要有所區(qū)別：不同等級的不銹鋼具有不同的電極電位。因此，務(wù)必始終選擇正確的相鄰材料。
結(jié)論
最軟的水最終會腐蝕最硬的石頭。如果加鹽，甚至?xí)У舨讳P鋼。為了最 大限度地降低不銹鋼腐蝕擴散的可能性，請選擇合適的不銹鋼等級并經(jīng)常進行無損檢測，以檢測資產(chǎn)故障的早期跡象。
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