奧氏體不銹鋼材料在遠洋船上生銹原因分析

徐紅忠，蔣 江，許 波

(江蘇新世紀造船有限公司，江蘇 靖江 214518)

奧氏體不銹鋼材料在遠洋船上生銹原因分析

徐紅忠，蔣 江，許 波

(江蘇新世紀造船有限公司，江蘇 靖江 214518)

以遠洋船上不銹鋼材料為研究對象，介紹了不銹鋼的分類，指出了不銹鋼材料在實船上的使用效果，詳細分析了不銹鋼材料生銹的原因主要在于原材料、施工現場和管理以及高溫焊接等方面，建議奧氏體不銹鋼材料在遠洋船上慎用。

遠洋船；奧氏體不銹鋼；生銹；腐蝕

0 引言

由于不銹鋼材料具有良好的耐腐性能，以及使用不銹鋼材料后可以省略相應的表面處理和防腐工作，從而減少造船企業生產流程和中間處理環節，縮短整個造船周期，因此，在船舶行業得到廣泛應用。但從很多遠洋船上的實際反饋情況來看，經常發現不銹鋼生銹的情況。

1 不銹鋼的基本分類

1.1 按基體組織分類

不銹鋼按基體組織分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼、馬氏體不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼。

(1)鐵素體不銹鋼含鉻(Cr)12%～30%，其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力腐蝕性能優于其他種類不銹鋼。

(2)奧氏體不銹鋼含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳(Ni)及少量鉬、鈦、氮等元素，綜合性能好，可耐多種介質腐蝕。

(3)奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優點，并具有超塑性。

(4)馬氏體不銹鋼強度高，但塑性和可焊性較差。

(5)沉淀硬化型不銹鋼具有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強度的材料在核工業、航空和航天工業中應用。

1.2 按成分分類

不銹鋼按成分可分為Cr系(SUS400)、Cr-Ni系(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化系(SUS600)。

目前船舶行業常用的不銹鋼材料為Cr-Ni系，牌號為SUS304、SUS316和SUS316L等3種，這3種均屬于奧氏體不銹鋼。本文主要分析這3種奧氏體不銹鋼材料在遠洋船上的生銹原因。

2 不銹鋼材料在實船上的使用效果

不銹鋼管件、閥門、欄桿、門、把手在船上使用一段時間后，會出現生銹現象，如圖1～圖5所示。

圖1 不銹鋼管生銹

圖2 不銹鋼管生銹

圖3 不銹鋼閥門生銹

圖4 游泳池不銹鋼欄桿生銹

圖5 上層建筑生活區不銹鋼門及把手生銹

3 不銹鋼材料生銹的原因分析

(1)原材料的問題，不銹鋼材料中的Cr和Ni含量不達標。主要表現在不銹鋼材料質量出現問題或不按設計要求選用其他規格材料，比如以SUS302代用SUS304，以SUS304代用SUS316等。

(2)生產施工現場和管理問題造成了不銹鋼制品在生產和施工安裝中引起的“生銹”隱患。

①不銹鋼表面沾染了游離的細微鐵顆粒，游離鐵會生銹并引起不銹鋼產生腐蝕。清除時，浮粉一般可隨粉塵一起清除掉。有些粘著力很強，必須按嵌入鐵進行處理。

②焊接工作以及焊接產生的缺陷和飛濺等。在造船行業中，不銹鋼材料制品更多的是采用焊接方式安裝在船舶上。除了同種不銹鋼材料間的焊接外，更多的是不同材料的不銹鋼焊接以及不銹鋼和碳鋼之間的焊接，尤其是不銹鋼和碳鋼的焊接成為不銹鋼生銹的主要原因。

③其他的一些誘因。比如有機物質油和油脂，甚至指印都會成為不銹鋼局部腐蝕的腐蝕源。

(3)高溫焊接對奧氏體不銹鋼材質的影響。雖然奧氏體不銹鋼材料中Cr是高耐腐蝕成分，但是當不銹鋼溫度達到了激活溫度范圍(450～850 ℃)時，不銹鋼材料中的碳C和Cr會產生反應生成Cr23C6，導致原不銹鋼中的Cr含量急速降低。如果不銹鋼中的Cr很低時，其防腐性能跟碳鋼相近。基于以上原因，奧氏體不銹鋼由于其嚴重的晶間腐蝕特性，所以不能用于有焊接工作的地方和場合。

正如前面所述，船舶行業中使用的不銹鋼制品中，很多場合和地方都是需要依靠焊接安裝的，管子和管子的焊接、管子附件諸如法蘭、套管等跟管子主材焊接、設備和管子跟船體結構焊接等。焊接時不銹鋼制品的溫度會升高，使不銹鋼材料中的Cr含量降低，從而影響不銹鋼材料的防腐功能。

雖然各船級社規范未對不銹鋼的適用范圍提出明確的要求和制約，但是，有些船級社現已開始關注這個問題，并指出，奧氏體的不銹鋼材料不能用于海上系統/或者跟海水有接觸的地方。目前法國BV船級社已經在建造的新船項目中明確提出該要求。

(4)在氯離子含量較高時，不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能降低，容易發生晶間應力腐蝕和點蝕，進而發生應力腐蝕開裂。

4 結語

不銹鋼材料雖具有良好的外觀性能，但海水中氯離子含量非常高，甚至就連空氣中都含有氯離子的成分，因而建議在遠洋船上慎用不銹鋼材料，尤其要注意的不能用于跟海水有接觸的系統和地方、有焊接工作的場合和要求的地方。

2013-12-20

徐紅忠(1974-)，男，工程師，從事船舶設計。

U668.2

B