不銹鋼通常是指一組黑色合金，包括至少11%～12%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鉻，主要性能是在相對溫和的氣候環(huán)境中能夠抗腐蝕或者防銹。所有不銹鋼共有的一個(gè)特點(diǎn)是有一層薄而極其致密的氧化鉻(Cr2O3)表層，在氧氣的存在下形成，并與基層金屬成為一體。它類似金屬鋁的氧化物表層，而和碳鋼(軟鋼)截然不同，碳鋼(軟鋼)所形成的氧化物及氫氧化物腐蝕產(chǎn)物與鋼材基層不是一體的。在大多數(shù)服務(wù)環(huán)境下，如果不銹鋼的品級選擇正確，其氧化層是惰性的，并以不同的方式進(jìn)行自我保護(hù)，能夠減少沾污，防止表面腐蝕，使基層金屬免受腐蝕沖擊。因此在很多情形下，沒有必要對不銹鋼進(jìn)行涂裝。
但是，為了外觀的需要或者在特定的環(huán)境中有助于提高耐久性，經(jīng)常有需要對不銹鋼進(jìn)行涂裝。而且，不同制造商所生產(chǎn)的不銹鋼的配方是千差萬別的，對涂裝材料的選擇也應(yīng)隨之改變，因此近年對不銹鋼涂料的研究呈現(xiàn)新的熱點(diǎn)。本文從不銹鋼涂裝的必要性著眼，探討了不銹鋼對涂料性能的要求和涂料體系的選擇，并對高性能不銹鋼涂層體系的發(fā)展進(jìn)行展望。
不銹鋼基材涂裝的必要性
不銹鋼由于出色的抗腐蝕和耐高低溫性能，通常用于化工、加工、電廠領(lǐng)域，尤其適用于貯罐、管線和反應(yīng)裝置。而食品、醫(yī)藥業(yè)等某些直接接觸產(chǎn)品的器件設(shè)計(jì)還特別規(guī)定須用不銹鋼材質(zhì)制造。不銹鋼是含有鉻金屬的一系列合金，其他金屬合鑄進(jìn)去以提高防腐蝕、耐化學(xué)品、耐高低溫度的性能，產(chǎn)生多種的奇異鋼，像蒙耐合金、鉻鎳鐵合金等。工業(yè)上常用的標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼是奧氏體不銹鋼，其中316級的不銹鋼最為常用。當(dāng)正確選用不銹鋼材料時(shí)，其設(shè)備、構(gòu)件將具有較長的服役壽命。但是，若使用環(huán)境或操作工藝不當(dāng)，那么不銹鋼的腐蝕失效現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。
由于焊接或者熱加工的原因，奧氏體不銹鋼存在所謂的“阿基里斯之踵”，就是存在潛在的敏感點(diǎn)。在特定的條件及環(huán)境下，這些敏感點(diǎn)就會(huì)被激活，形成金屬晶間的開裂。例如，當(dāng)拉伸應(yīng)力和氯離子存在，并有時(shí)伴有溫度升高時(shí)，就會(huì)形成“氯化物應(yīng)力腐蝕開裂”(ClSCC)，致使不銹鋼形成穿晶并發(fā)生高支化開裂。氟化物也會(huì)引起“氯化物應(yīng)力腐蝕開裂”，這點(diǎn)鮮為人知。在特定的環(huán)境中，化學(xué)反應(yīng)會(huì)降低不銹鋼的韌性，在應(yīng)力的作用下儼然變成一種脆性材料。在海洋、某些化工廠、室外游泳池等環(huán)境中，到處充斥的氯化物對不銹鋼是極大的威脅。氯化物應(yīng)力腐蝕開裂引起的防腐蝕失效通常不具有任何外部的特征和預(yù)兆。無論是在石油天然氣廠還是在石化工廠，不銹鋼通常作為管道、容器和加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)金屬，表層用隔熱材料及套式材料所覆蓋，如果環(huán)境中存在氯氣或者其他因素，就有可能發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。保溫層下腐蝕(CUI)經(jīng)常是管線和設(shè)備發(fā)生泄露的起因，是精煉和化工設(shè)備最主要的維修開支，為了檢修不得不停機(jī)，并成為最大的風(fēng)險(xiǎn)因素。在CUI狀況下，不銹鋼并沒有發(fā)生明顯的金屬損耗，也沒有產(chǎn)生顏色不同的腐蝕物質(zhì)，因此沒有任何金屬性能失效的前兆。在沒有任何風(fēng)險(xiǎn)警示的時(shí)候，不銹鋼就開裂了。所導(dǎo)致的泄露、起火，甚至爆炸等事件時(shí)有發(fā)生。20世紀(jì)80年代發(fā)生在瑞典的一起案件，就是一個(gè)因不銹鋼支撐的室內(nèi)游泳池混凝土屋頂完全坍塌，造成的嚴(yán)重事故[1]。
因此，不銹鋼涂裝通常就是用來降低氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的風(fēng)險(xiǎn)，提高耐久性及裝飾性能。