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中国企业常见差距之二--不锈钢的保护

不锈钢在中国被误解了。 这解缘起它的英文Stainless Steel, 被误译成了不锈钢,stain是生锈的意思,但是less是少的意识,而不是没有的...

不锈钢在中国被误解了。 这解缘起它的英文Stainless Steel, 被误译成了不锈钢,stain是生锈的意思,但是less是少的意识,而不是没有的意识,正确的翻译应该是少锈钢,而不是不锈钢。不锈钢英文应该是Stainfree Steel, 而这个单词不存在,因为世界上根本就不存在在任何条件下都不生锈的钢材。 


不锈钢是一种不易生锈和耐腐蚀的铁合金。不锈钢至少含11%的铬,还含有其他元素,比如铬、锰、硅、碳,在许多情况下还含有大量的镍和钼以获得所需要的各种其他特性。不锈钢的防腐性能能主要源于铬,铬与空气中的氧反应生成富铬氧化膜(钝化膜),这层钝化膜非常薄,有报道称,其厚度只有1到3纳米。钝化膜十分稳定,能作为一道屏障限制氧和水进入下面金属层,进而达到防止腐蚀的作用。在不锈钢表面有轻微划伤或损坏的情况下,这层薄薄的钝化膜,在空气或水中的氧气存在下能够立即重新生成钝化膜,这就好像不锈钢有自愈功能。这就是为什么不锈钢一般不需要涂层或其它保护措施,即使长期使用也能保持光泽明亮。只要不锈钢上的这层氧化铬膜不被破坏,不锈钢就像金、银和铂等惰性金属一样不会氧化生锈。然而这个钝化膜也不是有金刚不破之身,它也很容易受到破坏,需要保护。不锈钢的保护,在很大程度上是对这层钝化膜的保护。而且这种保护要贯穿到整个不锈钢产品的整个生命周期中,包括不锈钢的生产,加工,储存,运输,安装及使用。不锈钢氧化膜一旦遭到永久性破坏,不但会影响到不锈钢产品的外形美观,也会破坏不锈钢的耐腐蚀及其他性能。


国外关于不锈钢生锈机理,不锈钢保护上有很多文献。网络上能搜到大量的文字和视频资料可以参考。 反观我国在这方面工作做得还比较粗,在这方面的科学研究也不是很多。 我们的差距较大也很明显。这集中体现在我们的企业实践上。 我们中国的制造型企业忽视不锈钢的保护的现象随处可见。


壳牌在中国做供应商质量认证时也时常发现这个问题,并开出很多不合格项。


在2001年四月,壳牌在浙江一家不锈钢管件公司审核认证,对厂家提出如下的评语:


在原材料储存、热处理和最终产品储存区域,应将奥氏体不锈钢和双相钢的CS材料/托盘明确分开,以避免不锈钢配件的碳污染。审计后,要实施了整改措施,以关闭各个不合格项。然而,由于不合格项目多,估计需要两年时间进行整改。 此间,壳牌不会再派人到现场审核。这就意味着这家企业失去了最佳认证机会。而市场的机遇,失去了,就不一定会再来。


二十多年过去了,有些企业对不锈钢的认识水平确实提升了,但还有很多企业,依然采取粗旷式管理,不注重细节。经常见到企业不好好保护产品,而是边生产边破坏,生产过程中不锈钢产品乱堆乱放,磕磕碰碰,有的甚至直接放到车间地面上,这些都会伤害不锈钢产品的性能而无法修复。有些企业负责人也不在乎,辩称反正最后有酸洗钝化,或者喷漆工序来弥补前面工序人为造成的破坏。这些听起来让人费解,但是在企业里却是非常常见的现象。常有人问,中国制造的差距究竟在哪里呢?差距就在于细节。最先进的管理理念是重视细节,重视生产过程的每一个环节,每一个步骤。而粗放式管理,只看结果,检验合格了就万事大吉,而生产过程中的细节却往往不忽视掉了,对于不合理现象往往熟视无睹。不注重细节,中国制造就不会有质的飞跃。


下面来讨论一下不锈钢常见的污染源和相应的防护方法。


1. 大气污染: 空气是最难避免的不锈钢污染物来源之一。工业厂房内空气中的铁含量惊人。这种铁会从空气中落到已经清洗过的不锈钢部件上进而污染不锈钢。工厂内有很多设备都会产生大量的金属粉尘。 比如各种机床,打磨机,粉碎机,球磨机,热处理炉, 焊接,喷涂等工艺,冷轧机, 热轧机设备等。这些设备都会产生大量的金属粉尘进入到大气中。这些在大气中游离的铁金属粉尘会污染不锈钢。保护不锈钢最有效的办法,是限制这些设备运行时产生的粉尘,设备最好是封闭式的,金属粉尘不进不飞到空气中,而且还能集中收集并回收。





同时,我们也必须注意大气的化学腐蚀性。大气腐蚀是一种电化学过程,电解质是金属表面的一层薄薄的水分。一些大气中工业污染严重的地方可能存在大量硫氧化物 (SOx)、氮氧化物 (NOx)、硫化氢、氨、羰基硫化物 (COS) 和其他污染物,这些污染物会增加空气中的“酸度”,从而导致这些污染物沉积在金属表面。在一些环境因素的“帮助”下,如高湿度、高温、环境或太阳辐射、频繁降雨等,腐蚀渗透率会导致金属厚度损失。在少数极端情况下,环境因素会导致钢材厚度损失很大。



不锈钢材料保护比较好的办法是使用保护膜进行保护。不锈钢保护膜能够保证钢材表面本身不受刮擦或划痕物理伤害,也能保证不锈钢不遭受化学污染。保护膜在钢材使用前又很容易剥离和处理。




2. 碳钢污染: 在制造过程中会影响不锈钢的最常见污染物之一是碳钢。碳钢能腐蚀不锈钢,这在业界已经达成共识,但是对碳钢污染不锈钢的机理研究尚不够深入。一般认为碳钢接触不锈钢时,沉积在不锈钢表面上,或划伤不锈钢表面,并在不锈钢表面上被氧化并产生锈渍。产生锈渍的局部不锈钢耐腐蚀性降低,并且会引发下面一层不锈钢产生缝隙腐蚀。在实际工作中要尽量避免碳钢与不锈钢接触。这在《ASTM A 380不锈钢零件,设备和系统的清洗,除锈和钝化的恶标准规程》中有明确的规定。规定要求要尽可能减少铁金属对不锈钢的污染。吊绳,吊钩,叉车等搬运工具都应该用木制品,纺织物,塑料缓冲垫保护起来。剪切工作台,卷板机,支架等碳钢物品应该用牛皮纸,硬纸板,吸墨纸以尽量减少与碳钢的接触。手工工具,刷子,模具如果在加工中已经在碳钢材料上使用了,就不应该在不锈钢材料上混用。工具与夹具应该是硬化钢材质或镀铬钢。钢刷应该是不锈钢或者具有与加工物品类似的合金组成,不能碳钢不锈钢混用。该标准经常用于无缝管生产的最后程序酸洗过程中。在酸洗之前,无缝钢管原料或产品都要减少与铁金属进行硬接触。但是在实践中,无论是在设备制造上,还是操作实践中,经常见到一边生产一边破坏的现象。不锈钢产品经受很多设备和人为破坏,最为恶劣的行为是将不锈钢产品直接放于地面上,而工厂车间地面机器肮脏,含有各种不锈钢污染物。我们知道,不锈钢一旦遭到污染就很难完全恢复。我们应该杜绝边生产边破坏的现象。





3. 氯腐蚀。氯化物与铬反应形成极易溶的氯化铬(CrCl3),该反应将铬从钝化层中稀释出来,只留下活性铁, 这就破坏不锈钢的防腐性能。随着钝化层的减少,氯化物会渗透到不锈钢表面,形成光滑的坑洞。这些坑洞增加了应力腐蚀开裂的风险,可能迅速变成点蚀。常见的氯化物存在于水压试验的水溶液中。API 510要求含有300系列不锈钢的设备进行水压试验时, 应采用氯离子浓度低于 50 ppm 的饮用水或蒸馏水,试验完成后,应该将水排净并烘干容器。在日常操作过程中,我们需要定期检测水中的氯含量, 确保水压试验的水质合格。





4. 晶间侵蚀(intergranular corrosion-IGC):在机械加工制造过程中,经常需要高温焊接或热处理工艺,但是如果钢材在550°C -850°C温度范围内停留时间过长, 不锈钢会由于碳化铬的析出而造成晶间贫铬,进而影响不锈钢的防腐性能,也增加了不锈钢材料的晶间腐蚀倾向。对于奥氏体不锈钢,晶间侵蚀通常是碳化铬在晶界析出(Cr23C6),这在晶界处产生狭窄的铬贫化区。这种腐蚀会使不锈钢金属晶粒间的结合力大大削弱,严重时可使其机械强度完全丧失。遭受这种晶间腐蚀的不锈钢材料,表面看起来依然光亮,不易检查到,所以它的危害性更大。壳牌要求在这个温度范围内经过热处理的奥氏体不锈钢产品做晶间腐蚀试验。



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