防止茶染色不锈钢腐蚀

如果使用得当,不锈钢在广泛的应用和环境中，在视觉上诉和结构完整性享受强大和持久的声誉。但是，与所有材料一样，随着时间的推移，不锈钢可能会染色或变色，损害整体外观。这种棕色变色 -茶叶染色- 已在沿海应用中确定。

本文提供有关茶染色的信息以及哪些制造商，说明符和最终用户应该可以帮助避免它，并享受不锈钢的长寿命和清洁外观。（在文章中了解有关该金属的更多信息不锈钢简介)。

图1.不锈钢建筑部件。

什么是茶渍?

茶染色变色不锈钢表面的腐蚀。这是一个外观问题，不影响结构完整性或材料的寿命。茶色最常发生在离海浪5公里(3英里)的范围内，而在离海洋源头越近的地方情况就越糟。

图2。不锈钢的茶渍。

然而，风吹雨打、污染程度、当地的遮风避雨和更高的温度都可能造成远离海浪20公里(12英里)甚至更远的环境。在受庇护的海湾周围，这种影响要小得多。这些因素也在增加腐蚀速率的替代材料。

除茶渍外，其他导致染色的原因包括碳钢污染,不清洁焊接以及化学物质产生的烟雾盐酸或漂白剂。

为什么茶染色会发生？

各因素之间的关系是复杂的，但通常在靠近盐水时变得越来越重要。茶叶染色发生在当地条件(如温度、相对湿度和存在腐蚀性物质在表面上)太有攻击性的不锈钢年级在安装的条件下。

有一些促进茶渍发生的重要因素需要考虑，如表1所示，并在下面解释。

表1。降低茶叶染色的风险

1.存在腐蚀性物质

不锈钢表面海盐的存在是导致茶叶着色的主要因素之一。海盐的特点是保持潮湿直到很低相对湿度(RH)．这样做的结果是，与氯化钠相比，海盐的表面保持湿润(并被腐蚀)的时间更长。然而，工业污染物的存在也可能使环境更加恶劣。

2.大气条件

的组合大气高湿度的条件(例如，热带气候)和高温为茶叶染色的发生创造了更恶劣的条件。高湿度会产生一层能溶解盐的水层存款并在表面产生腐蚀性溶液。湿度低，没有腐蚀性沉积物，这意味着茶渍在室内很少成为问题。(相关阅读:大气腐蚀的5个因素)。

3.表面定位与设计

差的排水促进腐蚀是因为它是近几乎水平的或具有陷阱的纹理污染物．在有雨的地方，如倾斜的屋顶下侧、屋檐下的落水管或建筑物的雨阴影，条件非常恶劣。这些会导致严重的茶渍。有棱角或缝隙的设计(例如间歇性焊接）可以捕获水并导致比茶染色更严重的腐蚀。

4.表面粗糙度

表面上的深槽或金属褶皱更容易被腐蚀，因为它们能捕获盐(氯化物)．当表面干燥时，盐分就会浓缩，使得环境更加恶劣。更深的沟槽会有更多的水(和盐)，所以沟槽的底部将暴露在盐浓度高于其电阻更长时间-这将引发腐蚀。切割或磨损表面的临界表面粗糙度约为0.5 μm Ra。这可能是由于粗糙抛光的磨屑水平增加。磨损表面比大约0.5µm Ra更光滑，更不容易腐蚀。

5.表面特征

为达到不锈钢的最佳腐蚀性性能，表面应清洁，不含碳钢如碳钢伤疤或硫化锰夹杂物，有连续的被动层．酸洗那酸钝化或者电解抛光足够的时间可以将这些污染物从表面清除，并恢复钝化层，使不锈钢具有清洁和耐腐蚀的表面。(这些技术在使用酸洗和钝化化学处理防止腐蚀)。如果焊接不锈钢，热输入将局部破坏钝化层，并在焊缝周围形成一种黑暗的无保护性氧化物。为了达到最佳的腐蚀性能和恢复焊缝的钝化性，采用热色调和潜在的铬损耗层必须移除。如何做到这一点将在后面描述。

6.适当的等级

化学成分不同的不锈钢有几百种等级，但普通使用的只有10种左右。尽管添加其他元素如钼和氮可以提高其耐腐蚀性，特别是在含氯环境中，但它们都归功于表面的氧化铬薄膜的耐腐蚀性。

以这三种元素的含量为基础的公式有助于对不同等级的耐蚀性进行排序。这点蚀电阻当量(PRE)数值按%铬+ 3.3%钼+ 16%氮计算。PRE的范围从10.5(耐腐蚀等级最低)到40以上。对于可接受的耐腐蚀性，通常PRE约为18，足以远离海洋影响;海洋大气的PRE值约为24，而严重海洋大气的PRE值约为34。PRE值越高，耐腐蚀性能越好。

7.维护

不锈钢是一种低维护材料，但通常不含免维护。光线和常规洗涤最好，天然的雨水可能就足够了。如果没有，那么在清洗相邻窗口时考虑洗涤不锈钢。较低的等级需要更定期维护，如果环境导致粘性存款，a溶剂可能需要混合洗涤剂。使用油或蜡会暂时限制氯进入不锈钢，但它们需要定期更新。这些临时的防护物也容易吸引碎片和钝化表面。

指导制造

设计、制造和搬运

糟糕的设计和制造可能导致茶色或更严重的不锈钢腐蚀。表面应自由排水，大胆地暴露在雨水冲刷和避免径流渠化。水平的表面或曲线水洼特定问题。磨损表面不应超过0.5µm Ra，颗粒应垂直，以避免积水和污染物的收集。对于磨损的表面，如果在最后一步进行硝酸钝化处理，将获得最佳的耐腐蚀性能。

合格的不锈钢制造商将避免碳钢污染(这可能导致其他腐蚀问题)，所以选择有不锈钢经验的设计师和制造商，以达到最好的结果。

选择适当的等级

每种不锈钢都有其耐盐浓度的限制:合金含量(Cr、Mo和N)越高，抗腐蚀能力越强。将特定等级的不锈钢暴露在比它所能抵抗的更恶劣的环境中会导致茶渍。

316级，或具有同等耐腐蚀性能的等级，应在离浪面5公里以内选择。对于关键应用(例如，飞溅区域，未清洗区域或粗糙表面)，选用更高等级的不锈钢，例如双工或者可能需要“超级”成绩。

较低的合金和较便宜的等级(如304或430)在海洋环境中可能会染上茶渍，甚至遭受更严重的腐蚀。

治疗的焊缝

焊接后酸洗是提高近海不锈钢性能的一种方法。这种化学处理通常使用氢氟酸和硝酸的混合物在凝胶、膏体或浴液中。它去除下面的焊接氧化物和贫铬层，并迅速恢复被动层，使不锈钢具有耐腐蚀性能。较深的热色调意味着较厚的氧化物和较长的酸洗酸暴露是必需的。酸洗以一种可控的方式从表面去除材料，并可能腐蚀和钝化不锈钢表面。优秀的气体保护，所以不超过淡稻草色，可避免需要腌渍的环境是温和的。另一种方法是机械去除水垢和底层的贫铬层，然后用硝酸进行化学钝化处理。任何机械去除都不能使表面过度粗糙，如前所述，其极限为0.5 μm Ra。

安装和检验

安装完成后，应目视检查结构的表面损伤或污染物。如果怀疑污染，用自来水进行几次喷雾和干燥测试相对简单。灵敏的铁氧基测试(在ASTM A380中描述)也可用于关键应用。如果发现缺陷，应通过酸洗或钝化处理或电解抛光的方法去除缺陷，并用化学方法恢复耐腐蚀性能。

不使用盐酸

盐酸，有时用于清洁水泥或砂浆残留物，不得在不锈钢上使用 - 它将污染表面，通常开始更严重的腐蚀。

关键设计建议

计划以获得预期的结果

对于所有建筑材料来说，海洋环境是最具侵略性的。

不锈钢在海洋环境中的耐腐蚀性能意味着，该装置在结构上可能会保持数十年的稳固。

然而，必须认识到，保持原始表面光洁度需要了解，并且通常，额外的成本。确定您对结构的期望并计划实现和维护预期的结果。这通常包括维护程序。

环境

茶渍最可能发生在离冲浪海滩5公里和离静止海水1公里的地方。没有硬性的规则:风和天气条件在很大程度上起了作用，当你接近冲浪时，条件的严重程度会急剧增加。AS 2312表明，在某些特殊情况下，距海岸20公里仍可构成海洋环境。AS 4312具有腐蚀性地图，可能有助于决策。越接近盐的来源，遵循本文的建议就越重要。

那些有遮蔽或没有雨水冲刷的地区尤其容易受到影响。热带和高湿度地区也更容易发生茶渍。

指定并坚持表面光洁

为了将茶渍的风险降到最低，茶渍表面越光滑越好。强烈建议表面粗糙度小于0.5µm Ra用于研磨抛光。比0.5µm Ra更光滑的表面具有更好的耐腐蚀性能。最耐腐蚀，机械加工表面是镜面抛光(ASTM A480 No.8或EN10088.2级2P)。它非常光滑，耐盐堆积，易于清洗。镜面抛光表面的表面粗糙度很低，不能可靠地测量机械（触控笔）仪器．

ASTM AS480的No.4完成只是指磨损（镶嵌）完成。指定4号完成不足，而不表示所需的粗糙度。

欧洲标准EN10088.2(完成2K)识别了这一点，并要求Ra<0.5µm，但也要求磨损的轮廓是干净的。

如果在海洋附近使用，可以使其更抗茶叶染色钝化去除表面污染物，例如钢涂片，焊接飞溅或硫化物夹杂物。通过硝酸钝化可以除去轻微的污染水平，这不应改变表面外观，尽管它可能略微覆盖镜子抛光。钢或研磨碎片颗粒的更严重污染可能需要酸洗，蚀刻并通常使表面钝化。任何一个过程都可以使用糊状物或凝胶（可在现场应用）或液体在工厂的浴中。如果寒冷，这些化学过程需要更长时间。

电解抛光已经被发现在去除表面污染和钝化表面方面是非常有效的。它也明亮和稍微光滑的表面，以及圆角尖锐的边缘和删除峰从抛光操作。电抛光表面具有特有的光泽，但可能不是镜面光滑。机械镜面抛光的表面如果电抛光，通常会失去镜面反射。

平滑磨机如2b和明亮退火（Ba）在平板上可广泛使用。如果它们在制造过程中没有损坏，它们会对盐沉积物的收集提供良好的抵抗力，从而提供茶染色。

滚压压花面可能适用于某些应用场合。它们的表面非常光滑，但有一个降低的图案反射率．仔细考虑图案和朝向，避免水面上的水洼。

指定并坚持正确的等级

在海洋环境中，除非需要更高的腐蚀等级，否则应使用316级或与之相当的耐腐蚀等级，因为这项工作对美观至关重要，而且不太可能进行定期维护。

在有很高的审美期望的地方，可以考虑一些更耐腐蚀的不锈钢等级。第一步从316上升到2205，然后是超双相级，尽管钼含量较高奥氏体和高钼铁素体也可能有用。光滑的表面光洁度和保养仍然很重要。

治疗的焊缝

对于通用建筑应用，焊接应符合适用的标准。然而，本说明书不保证没有结构较小的表面缺陷，可以充当陷阱和腐蚀启动位点。突出的焊接可以是磨削的，并且在抛光到320粒或更精细的磨削时（I级）的茶染色抗耐茶染色的良好抵抗力。表面光滑的表面，茶染色抗性越好。钝化将在一天内无氯化物，潮湿的空气发生。用硝酸的化学钝化处理可以应用于：

• 大大减少钝化所需的时间
• 提供更耐腐蚀的钝化膜
• 去除可能的铁污染
• 溶解暴露的硫化锰

如果环境特别好，则必须在磨损后施加化学钝化。

另一种清洁处理是II级爆炸清洗完成。这将需要爆破后钝化处理。喷砂应去除热色和贫铬层，但不得使表面粗糙度小于0.5µm Ra，不得留下褶皱或裂隙，不得嵌入腐蚀物。二级不锈钢钢丝刷清理治疗不足以控制茶叶染色。

如果需要抛光（或嵌入的或衬里或研磨）的光洁度，应在可能的情况下使用润滑剂使用磨料。在选择磨料时，应考虑匹配周围的饰面。

一级泡泡饰面将提供良好的茶染色电阻而不磨削焊接冲洗，只要没有显着的表面裂缝或缺陷即可。在未进行衬垫或爆破的情况下，应在焊接过程中的最后一步中发生位点焊缝（使用混合氢氟酸加硝酸）。

酸洗将去除任何制造污染物，并恢复被动氧化铬层，从而形成耐腐蚀的表面。Electrocleaning已被使用代替酸洗以除去焊接秤和热色调，尤其是当氢氟酸使用限制时。虽然钝化处理通常不会影响外观，但酸洗处理可能会使暗淡的表面饰面暗淡。电抛光也是一种非常有效的钝化方法。ASSDA参考手册更详细地描述了这些处理。

明确并坚持定期保养

清洗可以去除可能导致腐蚀的沉积物(如盐)。要避免茶渍。雨水冲洗表面有助于减少茶渍，所以设计工作时要充分利用雨水，但要确保良好和均匀的排水。

规定在清洗周围区域时，不锈钢也要清洗。作为指导，如果窗户需要清洗，不锈钢应该清洗。为了达到最好的效果，用肥皂或温和的洗涤剂和温水清洗，然后用干净的冷水冲洗。如果将洗过的表面擦干，可进一步改善表面的外观。

如果不进行周围区域的例行清洗，建议不锈钢的清洗频率如下表2所示。

表2。不锈钢洗涤频率建议．

最重要的是，不要使用研磨剂或含氯化物或漂白剂的清洁剂来清洁不锈钢，因为它们会损坏不锈钢表面。如果确实发生了茶渍，那么需要对这7点进行评估，以确定问题发生的原因。简单的机械抛光不太可能既消除当前的茶渍，又防止未来的茶渍。合理简单的化学清洗和钝化通常是最有效的处理方法。