2.2　材料對點蝕的影響

不銹鋼點蝕的影響因素包括材料、環境、應力、流場以及設備結構等多個方面，其中材料是抑制點蝕的根本原因。不銹鋼耐點蝕性能與材料的合金成分、金相組織、表面狀態以及表面夾雜物等都有關系。如前所述，不銹鋼表面含夾雜物的位置，是材料的薄弱環節，其耐點蝕性能大大降低，在腐蝕性介質中，一般夾雜物處會優先被破壞，引起點蝕。

Cr是提高不銹鋼耐點蝕性能的重要元素，Cr與O生成氧化物，能夠阻止侵蝕性離子的入侵，能夠提高鈍化膜的穩定性，提高點蝕電位；Ni在不銹鋼中的作用是改變材料的晶體結構，使不銹鋼耐腐蝕性能獲得改善。同時，在非氧化性介質中，不銹鋼中因Ni元素的存在，使其鈍化范圍增大，有利于再鈍化。Mo可以提高不銹鋼的鈍化能力，也與O生成氧化物，存在于鈍化膜中，提高鈍化膜的穩定性。S、P、C等非金屬元素在不銹鋼中所形成的夾雜物降低了材料的耐點蝕性能。下面重點討論不銹鋼微觀結構對點蝕性能的影響，以文獻[9]中的點蝕失效管道為例進行說明。

管道材料為S30403，管內液體為貧胺液。其中，液體中含量約為130～140g/L, Cl-含量約為20～60mg/kg，以及含有少量的，pH約為4.5。管道運行不到2個月，就發現在管道連接處因點蝕而發生泄漏。為分析材料對點蝕材料耐點蝕性能的影響，進行了微觀組織觀察、成分檢測以及電化學實驗。

首先，對母材、完整的焊縫以及已經發生腐蝕的焊縫取樣，在金相顯微鏡下觀察其結構組織，結果如圖2-4所示。圖2-4（a）為母材的金相組織，奧氏體+孿晶。未發生腐蝕的焊縫，其金相組織為正常的奧氏體+鐵素體，如圖2-4（b）所示。但是，發生腐蝕的焊縫，其微觀結構會產生變化，結構中存在很多馬氏體，如圖2-4（c）所示。

其次，對焊接部位材料進行能譜分析，檢測位置沿圖2-5中標識的箭頭指向。檢測區域包含三個，如圖2-5所示，分別包含了母材、完成焊縫、已腐蝕焊縫部分的材料。掃描線1+2代表了腐蝕焊縫的材料；3代表了腐蝕較輕部位的焊縫和母材；4代表了正常焊縫和母材的材料，檢測結果如表2-1所示。通過與材料規定成分對比發現，發生腐蝕部位的材料，其鉻、鎳含量降低。

通過電化學實驗分析管材的耐腐蝕性能。通過取樣，制備成母材、完整焊縫、已腐蝕焊縫三種工作電極，利用動電位掃描法測量得到極化曲線，結果如圖2-6所示。電化學實驗完成后，觀察試樣表面形貌，如圖2-7所示。

分析圖2-6中的極化曲線發現：母材、完整焊縫材料的耐腐蝕性能相近；與母材、完整焊縫材料的極化曲線相比較，已腐蝕部分焊縫材料的點蝕電位較小、維鈍電流密度較大。根據鈍態材料耐腐蝕性能的判斷依據可知，已腐蝕部位焊接材料的耐點蝕性能較低。從實驗后材料表面腐蝕形貌來看（圖2-7），母材、完整焊縫材料的表面只有很少的點蝕坑，而已腐蝕部位焊接材料的表面不但點蝕數量多，而且個別點蝕坑的面積較大。通過前面的微觀結構分析可知，在已腐蝕焊縫材料中發現了馬氏體組織，已有的研究表明，馬氏體相的點蝕電位比奧氏體相低，因此，馬氏體相的存在降低了金屬的耐點蝕性能[9]。

另外，受力狀態對點蝕的形成也有一定影響。存在應力的情況下，應力能夠提高金屬電化學活性、促進MnS等夾雜物的溶解，使點蝕優先在此處發生。

材料表面的粗糙度也是影響不銹鋼腐蝕的重要因素之一，該部分將在最后一章敘述。