隨著(zhù)國民經(jīng)濟建設不斷地發(fā)展，各工業(yè)行業(yè)使用衛生級(食品級)無(wú)縫不銹鋼管越來(lái)越廣。通過(guò)對不銹表面鈍化層耐腐蝕能力分析，并結合本公司生產(chǎn)小型衛生級無(wú)縫不銹鋼管的工藝與設備應用，生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋼管，滿(mǎn)足工業(yè)流體管的需求，填補國內空白，替代進(jìn)口。
關(guān)鍵詞：表面鈍化層耐腐蝕能力生產(chǎn)工藝與設備管內外表面光潔度
衛生級(食品級)無(wú)縫不銹鋼管在制藥、食品、啤酒、飲用水、生物工程、化學(xué)工程、空氣凈化、航空、核工業(yè)等國民經(jīng)濟建設多領(lǐng)域多行業(yè)上廣泛地應用，每年有大量的進(jìn)口。這里介紹本廠(chǎng)生產(chǎn)衛生級(食品級)無(wú)縫不銹鋼管的工藝與設備、管的性能與質(zhì)量。此管屬于國內最先進(jìn)最精密水平已廣泛應用，并出口國外。
一、不銹鋼的表面分析
俄歇電了能譜（AES）法和X射線(xiàn)光能譜（SPS）法都可用于不銹鋼表面分析，從而確定不銹鋼管內外表面耐腐蝕能力。AES法的分析直徑非常小，可以小于20nm，它的最初功能是作為元素的辨認。XPS法的分析直么大約10μm，主要用于確定臨近表面元素的化學(xué)狀態(tài)。
用AES和XPS探測儀對機械拋光的已暴露在大氣中316不銹鋼表面進(jìn)行掃描的結果表明，對不銹鋼金剛表面分析總深度最典型的為15nm，并且提供了有關(guān)鈍化層的成分、厚度及它的耐腐蝕能力等。
根據定義，奧氏體不銹鋼含有高鉻和鎳，有的含鉬（如316L00Cr17Ni14Mo2）、鈦等，一般含有10.5%的鉻以上具有較好耐腐蝕能力。耐腐蝕是因為富鉻鈍化層具有保護性能的結果，鈍化層通常為3-5nm厚，或相當于15層原子那樣厚。鈍化層是在鉻和鐵被氧化的氧化-還原反應過(guò)程中形成的，如果鈍化層遭破壞，又會(huì )迅速形成新的鈍化層和/緊隨著(zhù)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，會(huì )出現不銹鋼深層點(diǎn)蝕及晶間腐蝕。鈍化層耐腐蝕能力與不銹鋼中所含化學(xué)成分含量有關(guān)，如高鉻、加鎳與鉬等都能提高鈍 化層結合能電勢，加強鈍化層耐腐蝕能力；并與不銹鋼管內表面處理及使用流體介質(zhì)有關(guān)。
二、不銹鋼管表面腐蝕情況
1、在含Ci-介質(zhì)中不銹鋼表面鈍化層容易被破壞，這是因為Ci-氧化電勢能較大。如果鈍化層印化層僅僅在金屬就將繼續腐蝕下去。在很多情況下，鈍 化層僅僅在金屬表面的局部地方被破壞，腐蝕的作用在于形成細小的孔或凹坑，在材料表面產(chǎn)生無(wú)規律分布的小坑狀腐蝕稱(chēng)為點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕速率隨溫度升高而增加，隨濃度增加而增加。解決方法是用超低或低碳不銹鋼（如用316L 304L）
2、奧氏體不銹金剛在制造和焊接時(shí)不銹鋼表面鈍經(jīng)層容易被破壞。制造和焊接時(shí)加熱溫度和加熱速度在不銹鋼敏化溫度區域（約425-815℃）時(shí)，材料中過(guò)飽和碳就會(huì )在晶粒邊界首先析出，并與鉻結合形成碳化鉻Cr23C6，此時(shí)碳在奧氏體內的擴散速度比鉻擴散速度大，鉻來(lái)不及補充晶界由于形成碳化鉻而損失的鉻，結果晶界的鉻含量就就隨碳化鉻的不斷析出而不斷降低，形成所謂的貧鉻區，使電墊能減弱，鈍化層耐腐蝕能力下降。當與介質(zhì)中Ci-等腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)，就會(huì )引起微電池腐蝕。雖然腐蝕僅在晶粒表面，但卻迅速深入內部形成晶間腐蝕。特別不銹鋼管在焊接處理部位較為明顯。
3、應力腐蝕裂紋：是靜應力和導致裂紋與金屬脆化的腐蝕共同的作用。產(chǎn)生應力腐蝕裂紋破破壞的環(huán)境通常是相當復雜的。不僅是拉伸應力，而這種應力和由于制作、焊接、或熱處理在金屬中產(chǎn)生的殘余應力的組合。
三、不銹鋼管內外表面處理與耐腐蝕關(guān)系
不銹鋼管內外表面（特別如電解拋光、機械拋光后）具有良好的鈍化層，耐腐蝕能力較強。內外表面光潔度高，介質(zhì)粘附很少有利于耐腐蝕。管內表面光潔度高液體介質(zhì)滯留越少，有利于沖洗，特別在制藥行業(yè)。
1、管內表面電解拋光（電化學(xué)拋光）：電解拋光液是磷酸、硫酸、鉻酐、明膠、重鉻酸鉀等。不銹鋼管內表面在陽(yáng)極上，拋光液在和內流動(dòng)通以低電壓大電流而進(jìn)行電解拋光處理。這時(shí)管內表面同時(shí)進(jìn)行著(zhù)兩個(gè)相互矛盾的過(guò)程，即金屬表面鈍化層（含稠性粘膜）生成與溶解。由于表面微觀(guān)的凸起部分和凹進(jìn)部分成膜進(jìn)入鈍化的條件是不同的，又由于陽(yáng)極溶解。由于表面微觀(guān)凸起部分和凹進(jìn)部分成膜進(jìn)入鈍 化的條件是不同的，又由于陽(yáng)極溶解，陽(yáng)極區金屬鹽濃度不斷增加，在表面形成一種高電阻的稠性粘膜。該膜在凹凸處厚度不同導致陽(yáng)極表面電流密度大，尖端放電溶解速度快，在短時(shí)間內達到削平突出的微觀(guān)部分的目的，能達到很高的光潔度Ra≤0.2-0.4μm。并在這種作用下，管內表增加了鉻含量，增加了金屬表面鈍化層的耐腐蝕能力。
如何掌握拋光的質(zhì)量要與電解液配方、濃度、溫度、通電時(shí)間、電流密度、電極狀況、管表面處理程度等有關(guān)。技術(shù)掌握不好反而會(huì )破壞管表面光潔度，電解程度過(guò)大會(huì )出現更多更大的凹凸面，甚至條管報廢，真正制作好質(zhì)量需要一定技術(shù)，費用成本較高。
2、管內表面機械拋光：有旋轉與直線(xiàn)拋光。這里以旋轉機械拋光為例：機械拋光設備較為簡(jiǎn)單，動(dòng)力與拋光盤(pán)、高級拋光設備較為簡(jiǎn)單，動(dòng)力與拋光盤(pán)、高級拋光蠟。采用逐級細砂粒作的布盤(pán)與布盤(pán)在管內外表面上來(lái)回多次多道進(jìn)行拋光處理，光潔度能達到Ra≤0.2-0.4μm。
機械拋光與電解拋光相比較具有設備簡(jiǎn)單、技術(shù)含量低容易掌握，費用成本也低，不會(huì )破壞管而造成報廢，因此廣泛地應用。但表面印化層耐腐蝕能力電解拋光要好的多。
四、衛生級無(wú)縫不銹鋼管生產(chǎn)工藝
煉鋼--軋制圓鋼--穿孔--冷拔--冷軋--光亮退火--內表面拋光--外表面拋光--檢測驗收--包裝入庫。
本廠(chǎng)生產(chǎn)衛生級無(wú)縫不銹鋼管是從冷拔開(kāi)始。
在生中幾個(gè)關(guān)鍵設備：
1、冷拔管機：圓鋼穿孔后稱(chēng)荒管，一般荒管為Ф65*5mm或Ф100*7mm。一般工業(yè)用的衛生級不銹鋼管從Ф14*1mm至Ф200*3mm，這樣需要擴管與拉小管，要有冷拔管機來(lái)進(jìn)行。有時(shí)需要幾次擴管或拉小管，而又退火（熱處理）與酸洗循環(huán)進(jìn)行。
冷拔管機種類(lèi)、規格，芯棒種類(lèi)、規格很多不作描述。
冷拔的主要優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率較高；生產(chǎn)中變更產(chǎn)品規格比較方便，靈活性大；工具的設備和制作以及設備的結構維護比較簡(jiǎn)單。
冷拔的主要缺點(diǎn)是：道次變形量小，因此加工道次多，生產(chǎn)周期長(cháng)；金屬消耗大。管內外表面光潔度差（談不上潔度）。
2、多輥式冷軋管機：是國內制造衛生級無(wú)縫不銹鋼管關(guān)鍵設備。以冷拔后鋼管為坯料，冷軋后管內外徑與壁厚尺寸正負小于0.02-0.05mm，管內外表面光潔度Ra≤0.8μm，并可制作到壁厚0.5mm。再經(jīng)拋光處理管內外表面光潔度可達Ra≤0.2-0.4μm（如鏡面）。
多輥式冷軋管機種類(lèi)、規格，芯棒種類(lèi)、規格很多不作描述。
冷軋后管最大的缺點(diǎn)是硬態(tài)，也即屈強系數較大，不宜擴口、彎曲，嚴格地說(shuō)還是不符合國家標準，因此要進(jìn)行熱固熔處理（退火）。
一般情況不銹鋼管經(jīng)普通熱固熔處理爐（奶火爐）處理后，管內外表面出現氧化皮需要酸洗，這樣又破壞了原來(lái)冷軋后管的內外表面光潔度，出現微小凹凸不平，達不到衛生級管表面光潔度標準。因此要選擇氣體保護光亮退火爐。
3、氣體保護光亮退火爐：有兩部分組成，光亮退火爐爐體與氨分解成套裝置。
光亮退火爐爐體：主要結構由圓形截面馬弗罐，采用兩側和底部部布置高溫發(fā)熱絲的加熱方法，氨分解氣作為保護氣體和循環(huán)冷卻氣。結構緊湊，操作安全，控制可靠和維修方便，爐溫均勻（溫度可達1150℃），通源損耗低，能充分利用保護氣，冷卻速度快，保證了防止碳化鉻的重新沉淀析出，使所有碳化鉻完全固溶入奧氏體基體內，改變了原有冷軋后管的硬態(tài)與金相組織，真正達到固溶處理的目的。
氨分解成套裝置：利用純凈液氯分解成70%氫氣與30%氨氣，填充入爐體內驅跑空氣（氧氣），盡可能空氣越小。
經(jīng)氣體保護光亮退火爐處理后不銹鋼管已是軟態(tài)，內外表面少有氧化皮，不需要酸洗處理，并保持冷軋后的管內外表面光潔度。
4、管內表面機械拋光機：上已敘述。
5、管外表面機械拋光機：上已敘述。
五、衛生級無(wú)縫不銹鋼管的選購
不銹鋼是少含有50%的鐵和10.5%的鉻，并還加入如鎳、鈦、鉬等，根據含有休學(xué)成分的不同，金屬內部的金相組織也不同，這就有馬氏體型、鐵素體型、奧氏體型、雙相、沉淀硬化型不銹鋼等。衛生級無(wú)縫不銹鋼管也有不同的材質(zhì)。
一般工業(yè)常用用管奧氏體型不銹鋼材質(zhì)較多；0Cr19Ni9（USU304）、00Cr19Ni11（USU 304L）、0Cr17Ni12Mo2（USU 316）、00Cr17Ni14Mo2（USU 316L）、1Cr18Ni9Ti（SUS 321）等。要符合GB/T14976-94《流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管》的標準，還有對鋼管內外表面光潔度的要求。
選購衛生級無(wú)縫不銹鋼管與流體介質(zhì)的種類(lèi)、濃度、溫度、壓力、流動(dòng)速度、以及其他因素有關(guān)。
