HR鋼板麻坑成因及預防措施

張玉凱 匡安幫

(北京四達貝克斯工程監理有限公司,河北石家莊 050011)

HR鋼板麻坑成因及預防措施

張玉凱 匡安幫

(北京四達貝克斯工程監理有限公司,河北石家莊 050011)

鋼板表面麻坑缺陷嚴重影響了鋼板的表面質量,是影響鋼板外觀和后續生產過程中的重要表面缺陷類別之一。通過調查鋼板的生產、運輸、儲存、使用等環節,從中找到形成麻坑的原因,改進防護措施,減少或避免鋼板麻坑的形成。

安全殼 麻坑 縫隙腐蝕 露天垛放

2011年3月11日日本福島第一核電站發生了7級核泄漏事故，該事故成為全世界關注的熱點。隨著人們核安全意識的提高，人們對防止核泄漏的防護技術要求越來越嚴格。安全殼鋼襯里是防止核泄漏的一道重要防線，加上鋼襯里上焊有牛腿等較重構件，其所用鋼板的質量尤其受到重視。

安全殼筒體是采用6mm的20HR鋼板卷制而成，由于鋼板較薄，外加錨固件、牛腿、貫穿件套筒的壓迫，筒體很容易出現應力集中現象，致使鋼板變形。20HR鋼板在儲藏過程中會出現不同程度的表面缺陷，例如：氧化皮剝落、表面銹蝕、麻坑，其中對20HR鋼板性能影響最大的是麻坑。鋼板麻坑是因加熱或生產過程中氧化鐵皮未及時清理干凈，壓入鋼板表面后，在儲存或加工過程中氧化皮脫落形成的凹坑。缺陷的產生使得鋼板承重力減弱。

1 麻坑的基本特征

HR鋼板表面的麻坑缺陷主要出現于鋼板的噴砂除銹預處理后，肉眼明顯可見，典型宏觀形貌如圖a、b所示：

從現場的缺陷實物照片來看，鋼板表面麻坑經常出現在鋼板的上下表面，形態呈多邊形、圓形、橢圓形等，缺陷程度常隨鋼板存貯的延長而加重。

2 麻坑的危害

(1)鋼板在存放中嚴重銹蝕，不僅截面積減少，材質降低，在卷制構件過程中，還有可能產生銹蝕疲勞現象，使疲勞強度大為降低，甚至出現脆性破壞。(2)麻坑的出現，增大了鋼板表面與外界環境的接觸面積，在一定程度上加快了鋼板的腐蝕速度。(3)麻坑的產生，不但可能會造成鋼板局部厚度偏小，而且在牛腿等重型構件的壓迫下還會造成應力集中，促使構件早期破壞。(4)而大面積的麻坑會造成鋼板厚度不滿足技術要求，導致整張鋼板報廢。

3 麻坑產生的原因

3.1 麻坑與鋼板軋制的關系

(1)軋輥粘有破碎的氧化鐵皮等物，破碎的氧化鐵皮被壓入鋼板表面；(2)軋輥銹蝕；(3)坯料在加熱過程中，表面被嚴重氧化[1]。

3.2 麻坑與儲存時間和環境的關系

在現場調查中發現，20HR鋼板露天儲存一個月，鋼板表面氧化皮出現輕微裂紋并伴有黃銹；儲存三個月的鋼板表面氧化皮出現大面積破裂；儲存六個月的鋼板表面氧化皮完全破裂，銹蝕布滿整個鋼板表面。國內某鋼廠分別對剛剛生產出來的HR鋼板和露天跺放超過一年的鋼板進行噴砂處理，發現剛生產出來的鋼板沒有任何麻坑缺陷；而露天跺放超過一年的鋼板則出現不同程度的麻坑缺陷。

3.3 麻坑與銹蝕的關系

堆垛中間的鋼板表面經常存有大量水跡。掀開鋼板時水跡初始呈現墨黑色，隨后隨著水的揮發逐漸變為黃色，最后會呈現出明顯的銹跡，并且可以看到大量的腐蝕產物。取帶有水跡及腐蝕產物的鋼板進行噴砂處理，表面相對清潔的區域噴砂處理后，其表面為青灰色，鋼板無麻坑，表面平整；而表面附著有大量的黑色腐蝕產物的區域噴砂處理后鋼板表面存在大量密集的麻坑缺陷。最終證明麻坑缺陷與鋼板表面銹蝕分布有明確的對應關系[2]。

4 促使麻坑形成的腐蝕機理

鋼板在軋制和冷卻過程中表面會形成鈍化能力很弱的氧化皮(FeO)，在一定程度上會對鋼板表面起到防護作用。但是在鋼板的吊裝、運輸和后工序加工過程中會對鋼板表面氧化皮造成機械破壞，形成大量細小的貫穿性裂紋，氧化皮裂紋的出現使鋼板基體暴露。

鋼板基體電極電位低于氧化鐵皮的電極電位，在有腐蝕介質(水膜)存在的情況下，形成了由鋼板暴露基體(陽極)和周圍氧化皮(陰極)構成了有利于腐蝕發生的電化學電池[3]。另外，鋼板堆垛存放時鋼板之間的縫隙形成了可存水的特殊空間，由于水表面張力的作用，水會在鋼板縫隙中一定范圍內潤濕鋼板表面。當縫隙寬度在0.025—0.15mm時，縫隙中空氣流動性差，水膜不易蒸發，此時由于水膜中心缺氧，而水膜周圍富氧，形成了“供氧差異腐蝕電池”。這種電池作用的結果將加速氧化皮裂紋底部鋼板基體的腐蝕，構成類似于一般“縫隙腐蝕”的腐蝕機制，形成黑色腐蝕產物[4]。當鋼板表面氧化皮被銹蝕之后，鋼板完全暴露出基體，而在熱軋過程中壓入鋼板的氧化皮與鋼板基體之間存在微小的縫隙，當空氣中含有的水分進入縫隙之后，鋼板基體繼續腐蝕，銹蝕的體積增大，促使氧化皮與鋼板基體之間的縫隙越來越大，給麻坑的形成創造了有利條件。

5 采取的防護措施

安全殼鋼襯里使用的鋼板數量較大。為了節省存儲空間，核電建設單位多將不同規格的鋼板露天垛放，不采取任何防雨措施，而核電站多數設立于海邊，屬于典型的海洋性氣候環境，雨水中含有較高的氯離子，使得腐蝕加速和加重。為抑制或減緩麻坑缺陷的發生，以及考慮到鋼板儲運、使用特點及防腐的經濟性，建議采取如下措施：

(1) 鋼板吊裝儲存時應盡量避免磕碰，以防止鋼板氧化膜早期破壞；(2)縮短儲存時間，鋼板的儲存時間最好不超過半年。為縮短儲存周期，可實行分階段進貨模式；(3)加快鋼板使用節奏，縮短鋼板的使用周期；(4)鋼板堆垛區域應該地勢較高、平整、無集水坑、無雜草。同一堆垛上的鋼板用墊木隔開，防止雨水浸入形成水膜；(5)進一步改善儲存條件，改進儲存方式，建立儲存庫房或者對長期存儲的堆垛加蓋三防布，避免雨水浸入堆垛的鋼板內部；(6)對用于鋼襯里筒體的鋼板進行噴砂和有機涂層預處理，必要時可以使用適當的防銹劑對鋼板表面進行防護。

[1]劉富貴.Stw22鋼板表面麻坑分析.四川冶金,2012,34(1)：1001-5108(2012)01-0070-02.

[2]齊慧濱,錢余海,王煒 等.船板表面麻坑缺陷成因及應對措施[J].世界鋼鐵,2010,3(5)：39-43.

[3]陳卓,杜翠薇,曹備,等.碳鋼縫隙內溶液化學和陽極極化行為研究[J].電化學,1999,5,(2)：145—151.

[4]趙景茂,左禹,熊金平.碳鋼在點蝕/縫隙腐蝕閉塞區模擬溶液中的腐蝕行為[J].中國腐蝕與防護學報,2002,22(4)：193—197.