不锈钢因具有良好的耐腐蚀性能、高强度和/或漂亮的外观而经常被人们选用。而且，与碳钢不同的是，不锈钢表面有一层钝化膜，不容易氧化或生锈。但是，在最初的生产和后来的焊接过程中都应格外小心，以保持钝化层的完整性。

   为什么选择价格昂贵的不锈钢？

   不锈钢具有良好的耐腐蚀性能、耐高温氧化性能和高强度，因此被人们广泛应用。之前的一篇文章中提到了各种类型的不锈钢，并指出在采用各种焊接工艺和进行不锈钢零件装配时如何避免削弱不锈钢的耐腐蚀性能、抗氧化性能及其机械性能，以及如何避免产生焊缝缺陷。不锈钢“不生锈”的特性是由于其表面生成了一层附着性强的钝化氧化镍和氧化铬薄膜，以抑制其表面被进一步污染。

   何为钝化？

   钝化是一种化学处理，用一种特定的酸液制剂来消除不锈钢表面的游离铁和其他表面污染物，同时促进钝化氧化铬/氧化镍的形成，防止不锈钢进一步腐蚀。钝化是不锈钢生产阶段的一个关键环节，必须很好地组织制订质保计划，对各种不锈钢钢种进行相应的检验。在去除表面杂质后立即开始钝化（见图1）。

   不锈钢的钝化氧化层能够耐受各种机械、工业和环境带来的损伤，这已是共识。因此，钝化处理被认为是制造不锈钢零件的一个关键步骤。

图1钝化过程示意图

   为什么不锈钢也需要钝化？

   不锈钢之所以与碳钢不同，是因为其铬含量不同。无保护的碳钢暴露在空气和潮湿的环境中就会生锈，这种氧化铁膜（铁锈）是“活性的”，会生成越来越多的氧化铁而使腐蚀加速。而不锈钢含有充足的铬，可以在其表面形成一层惰性氧化铬膜而发生钝化。然而，只有在铬含量充足且有氧的条件下才会发生钝化。要想实现钝化，必须将不锈钢表面的游离铁等腐蚀性污染物去除干净。这样，铬才能与空气中的氧发生反应，在不锈钢表面形成一层惰性或钝化的氧化铬膜。生成的氧化铬薄层就成为将铁合金与环境空气完全隔开的一道屏障。

   清除表面污染物有助于钝化的发生

   焊接使金属和合金形成热影响区，可改变不锈钢的（局部）合金成分。回火色是不锈钢表面氧化层的固结现象。当不锈钢上形成回火色时，铬从金属表面下方渗出，形成富含铬的氧化物外层，使表面下方合金层的铬含量降低，因而降低了耐腐蚀性能。回火色是一种严重的污染物。为了达到美观的目的，同时也为了使不锈钢实现自发钝化，必须将金属表面的回火色清除干净。

   很多清洁方法都有助于钝化的发生。然而，由于安全、经济和环境方面的限制，并不是所有的方法都适用。这些方法包括酸洗膏等含有酸性溶液的材料，用它们可以去除金属表面的铁杂质。需要注意的是，这些酸洗膏含有酸，可能会对大气以及从事这项工作的人员带来危险。喷砂处理可以去除回火色，但会将杂质带入到不锈钢中；打磨是消除回火色的一种有效方法，但会留下游离铁的痕迹，加速点蚀和腐蚀的发生。去除游离铁需要用强酸进行化学处理。

   一些焊缝清理和抛光方案采用食品级的酸和电来消除回火色，以促进不锈钢零件的化学钝化。ASTM国际（美国实验材料学会）已对此进行了定义。

检测钝化效果的标准方法

   检测钝化效果的方法有很多种，但值得注意的是，并非所有检测方法都适用于所有不锈钢钢种。ASTM国际的标准中对各种检测方法进行了描述，如：

   ASTM-A380：介绍了不锈钢零件、设备及系统的清洁、除鳞和钝化的最佳方法。

   ASTM-A967：介绍了钝化检测方法及验收标准，以及如何保证钝化效果。

   水浸测试：该测试将钝化元件浸入在蒸馏水中来检测阳极表面杂质（包括游离铁）。

   盐雾测试：该测试利用一个可以控制的腐蚀环境来测定不锈钢的耐腐蚀性能。测试时将试件置于一个装有5%氯化钠（NaCl）的盐雾溶液试验箱中，并将其加热到95华氏度。

   高湿度测试：该测试需要专业的实验设备和一个湿度箱（在湿度为97%（±3%）、温度为100（±5）华氏度的环境中放置至少24小时）。试件必须浸入丙酮或甲醇中，然后在惰性气氛或脱水容器中进行干燥。

   硫酸铜测试：该测试用于铬含量至少为16%的奥氏体、马氏体、铁素体和析出硬化钢等特定钢种。该测试含有毒性物质，因此不建议用于食品行业。

   铁氰化钾-硝酸测试：该测试建议用于检测奥氏体不锈钢（200系列和300系列）上非常少量的游离铁。

图2实际案例---不锈钢管焊缝因长期无人管护而锈迹斑斑

   实例说明

   图2中的不锈钢钢管材质为SA213-TP347H(4)，在现场进行焊接后，焊缝长期无人管护，导致焊接部位生锈，并且铁锈一直延伸到焊缝附近的区域。图2a和2b所示部位，由于没有考虑进行钝化处理，焊缝的完整性成了一个严重的问题。如果这些焊缝处理得当，这样的错误肯定可以避免。

   关键点

   不锈钢上的游离铁为阳极污染物，所以不锈钢表面的游离铁腐蚀比非合金钢的腐蚀速度要快。游离铁腐蚀可在不锈钢表面形成一道保护屏障，就像镀锌后锌腐蚀在碳钢表面形成保护屏障一样。

   还有一种情况，那就是当采用焊剂保护焊接工艺（如：药芯焊丝埋弧焊和气体保护焊）进行焊接时，不锈钢表面会产生铁锈。这些焊剂通常很容易去除或自行剥落，使焊缝表面看似很干净，但实际上总会残留一层薄薄的富铁层。如果焊接后焊接金属表面未经打磨或进行化学处理，这层富铁层很容易生锈。

   这种铁锈的性质与上面详细讨论的接触性杂质所形成的铁锈很相似。一般来说，不锈钢焊缝外表面的铁锈并无大碍，但外形不美观也会影响物件的整体效果。因此，应在焊接后对不锈钢进行清洁，在制造装配过程中避免与钢和铁之间的相互作用，并在投入使用前确认没有铁杂质，这样就可确保不锈钢物件不会生锈。如果最终用户想要确保其购买的不锈钢产品表面不会生锈，就需要明确上面所提到的不锈钢清洁方式，检验人员还需确认焊接人员采用了所规定的方法。当然，最终用户也应采取适当的管理和储存办法，避免由于自身原因使不锈钢产品受到污染。