2.2　材料对点蚀的影响

不锈钢点蚀的影响因素包括材料、环境、应力、流场以及设备结构等多个方面，其中材料是抑制点蚀的根本原因。不锈钢耐点蚀性能与材料的合金成分、金相组织、表面状态以及表面夹杂物等都有关系。如前所述，不锈钢表面含夹杂物的位置，是材料的薄弱环节，其耐点蚀性能大大降低，在腐蚀性介质中，一般夹杂物处会优先被破坏，引起点蚀。

Cr是提高不锈钢耐点蚀性能的重要元素，Cr与O生成氧化物，能够阻止侵蚀性离子的入侵，能够提高钝化膜的稳定性，提高点蚀电位；Ni在不锈钢中的作用是改变材料的晶体结构，使不锈钢耐腐蚀性能获得改善。同时，在非氧化性介质中，不锈钢中因Ni元素的存在，使其钝化范围增大，有利于再钝化。Mo可以提高不锈钢的钝化能力，也与O生成氧化物，存在于钝化膜中，提高钝化膜的稳定性。S、P、C等非金属元素在不锈钢中所形成的夹杂物降低了材料的耐点蚀性能。下面重点讨论不锈钢微观结构对点蚀性能的影响，以文献[9]中的点蚀失效管道为例进行说明。

管道材料为S30403，管内液体为贫胺液。其中，液体中含量约为130～140g/L, Cl-含量约为20～60mg/kg，以及含有少量的，pH约为4.5。管道运行不到2个月，就发现在管道连接处因点蚀而发生泄漏。为分析材料对点蚀材料耐点蚀性能的影响，进行了微观组织观察、成分检测以及电化学实验。

首先，对母材、完整的焊缝以及已经发生腐蚀的焊缝取样，在金相显微镜下观察其结构组织，结果如图2-4所示。图2-4（a）为母材的金相组织，奥氏体+孪晶。未发生腐蚀的焊缝，其金相组织为正常的奥氏体+铁素体，如图2-4（b）所示。但是，发生腐蚀的焊缝，其微观结构会产生变化，结构中存在很多马氏体，如图2-4（c）所示。

图2-4　材料微观组织

其次，对焊接部位材料进行能谱分析，检测位置沿图2-5中标识的箭头指向。检测区域包含三个，如图2-5所示，分别包含了母材、完成焊缝、已腐蚀焊缝部分的材料。扫描线1+2代表了腐蚀焊缝的材料；3代表了腐蚀较轻部位的焊缝和母材；4代表了正常焊缝和母材的材料，检测结果如表2-1所示。通过与材料规定成分对比发现，发生腐蚀部位的材料，其铬、镍含量降低。

图2-5　线能谱检测位置

表2-1　线能谱元素检测结果（质量分数）

通过电化学实验分析管材的耐腐蚀性能。通过取样，制备成母材、完整焊缝、已腐蚀焊缝三种工作电极，利用动电位扫描法测量得到极化曲线，结果如图2-6所示。电化学实验完成后，观察试样表面形貌，如图2-7所示。

图2-6　动电位极化曲线

图2-7　点蚀形貌

分析图2-6中的极化曲线发现：母材、完整焊缝材料的耐腐蚀性能相近；与母材、完整焊缝材料的极化曲线相比较，已腐蚀部分焊缝材料的点蚀电位较小、维钝电流密度较大。根据钝态材料耐腐蚀性能的判断依据可知，已腐蚀部位焊接材料的耐点蚀性能较低。从实验后材料表面腐蚀形貌来看（图2-7），母材、完整焊缝材料的表面只有很少的点蚀坑，而已腐蚀部位焊接材料的表面不但点蚀数量多，而且个别点蚀坑的面积较大。通过前面的微观结构分析可知，在已腐蚀焊缝材料中发现了马氏体组织，已有的研究表明，马氏体相的点蚀电位比奥氏体相低，因此，马氏体相的存在降低了金属的耐点蚀性能[9]。

另外，受力状态对点蚀的形成也有一定影响。存在应力的情况下，应力能够提高金属电化学活性、促进MnS等夹杂物的溶解，使点蚀优先在此处发生。

材料表面的粗糙度也是影响不锈钢腐蚀的重要因素之一，该部分将在最后一章叙述。