螺旋管高温变色的试验研究

由上述的变色原理分析可知，变色根本原因是重庆大口径螺旋管表面发生氧化，导致钝化膜(氧化膜)厚度发生变化而引起的干涉色。故如何提高材料耐氧化性能是解决螺旋管高温变色的根本措施。

(1) 化学元素影响

螺旋管含碳量低，在高温环境中碳原子易在氧化过程中扩散到重庆大口径螺旋管基体中，故螺旋管的氧化过程伴随着渗碳过程，试验选择铬、硅、镍等含量不同的钢种进行高温循环试验。试验结束后测量各钢种的碳含量增加比例，以渗碳量判断螺旋管氧化程度。图2为不同钢种的渗碳试验结果。

为进一步验证硅元素对耐渗碳性的影响，在SUS310S钢种中只对硅元素进行调整，然后进行高温循环试验。图3表示含硅量对耐渗碳性的效果。两组试验结果不难看出当提高铬元素质量分数到22%以上或提高硅元素质量分数达到2%以上，材料的耐高温氧化性能得到明显提高。

(2)氧化膜影响

螺旋管致密的氧化膜能防止氧化剂侵入螺旋管亚表层而阻止氧化继续发生，反之疏松的氧化膜将导致继续氧化加厚。在连续生产线中通过连续酸洗方式对螺旋管表面进行强制氧化，从而提高螺旋管表面氧化膜致密程度。对酸液浓度进行相关调节后的产品进行耐高温氧化效果、氧化膜厚以及氧化膜化学构成度进行相关测试，结果如表3及图4所示。分析结果表明：通过酸液浓度的调整，对氧化膜成分构成、氧化膜厚度均无明显影响。在较高温度环境下使用仍然被加深氧化，出现变色现象。

(3)螺旋管表面粗糙度影响

高温环境下螺旋管表面氧化导致表面氧化膜增厚。此现象与材料本身的耐氧化性及材质吸热能力都有直接关系，螺旋管表面粗糙度、表面反色度等影响单位面积的吸热量而造成螺旋管变色程度，为验证二者对螺旋管变色的影响程度，取不同表面状态样板进行450℃烘烤试验。

试验表明当表面粗糙度降到0.022μm以下的BA表面，材料吸热能力大幅度降低，重庆大口径螺旋管未进一步氧化。当氧化膜厚度基本维持原厚度，变色程度轻微。反之氧化膜厚度增加明显，变色严重。