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不鏽鋼球閥為什麼會生鏽？孔蝕、縫隙與表面的鐵

是什麼在保護不鏽鋼，又是什麼把保護拿掉？

保護來自鈍化膜，也就是鐵與鉻的羥氧化物，厚 2 至 3 nm，透明、附著力強，而且能自我修復。一道塗裝層厚 20 至 200 µm，會剝落，也不能自己修復。這個比較出自國際不鏽鋼論壇（ISSF）關於耐蝕性的訓練教材，它說明了為什麼不鏽鋼上的刮傷會癒合，塗層上的刮傷卻不會。

自我修復需要表面有氧。請記住這一點，因為縫隙裡出問題的正是它。

整個表面的膜都失去時，金屬會均勻腐蝕。ISSF 指出，不鏽鋼上通常要浸在酸裡才會發生這種情況。閥門上真正要緊的是局部腐蝕，球閥上有三種。

氯離子孔蝕怎麼開始的，PREN 能告訴你什麼？

孔蝕從極小的表面不平處或非金屬夾雜物開始。當坑內的反應讓薄膜無法重新形成，孔就會持續擴大。有兩個條件會推波助瀾：一是溫度升高，ISSF 說這會使抗孔蝕能力大幅下降；二是氯離子濃度升高，抗孔蝕能力隨氯離子濃度的對數下降。

合金這一側用抗孔蝕當量（PREN）來概括，PREN = Cr + 3.3 Mo + 16 N，各元素以重量百分比代入。鉬每一個百分點算 3.3 倍，氮算 16 倍。

之所以是範圍，是因為每個等級都是一個成分帶。相鄰等級會互相銜接：304LN 到 23.0，316 就從 23.1 開始。CF8M 這一列是依 ASTM A351 的鉻與鉬上下限計算的，算法見 CF8M 那篇文章，並且不計氮，因為 A351 沒有為這個等級規定氮。在同樣不計氮的基準下，鍛軋 316 算出來是 22.6 至 27.9。

ISSF 另外提出一項提醒，適用於表中每一列：光憑 PREN 無法預測某個等級是否適合某項特定應用。它能為等級排序，卻不會給出安全的氯離子濃度或安全溫度，本頁的任何一張表也都沒有。

鎳愈多，耐蝕性就愈好嗎？

以孔蝕來說，不是。鎳不在 PREN 公式裡，ISSF 也明確指出抗孔蝕能力與含鎳量無關。換來抗氯離子能力的是鉻、鉬與氮。鎳的作用是讓組織維持沃斯田鐵。

鑄造等級正好說明這一點。CF8M 容許的鎳比鍛軋 316 少，是 9.0 至 12.0 %，對上 10.0 至 14.0 %，但它計算出的 PREN 帶卻在 316 之上。判斷一顆閥時只看鎳的讀數、不看鉻與鉬，看的就是錯的元素。

球閥為什麼到處都是縫隙？

ISSF 把縫隙腐蝕定義為發生在受限空間中的腐蝕，這類空間裡周圍流體不易進出。它舉的例子有零件之間的間隙與接觸面、墊片或密封件底下的空間、裂縫與接縫，以及被沉積物或污泥填滿的空間。

機制沿用前面講的氧的問題。縫隙內部的氧被用盡，裡面的反應使氯離子濃度升高、pH 值下降，直到薄膜再也無法重新形成，縫隙裡的金屬便開始腐蝕。實驗室裡衡量它的指標是臨界縫隙溫度，與臨界孔蝕溫度互為搭檔。

ISSF 列出避免縫隙腐蝕的三個做法：設計時不留縫隙並讓液體完全排乾，把沉積物清除，以及選用能抵抗縫隙腐蝕的等級。第一項在採購閥門時就已經定了，因為填料、閥座與墊片接合處正是球閥之所以是球閥的部分。留給買方與使用者的，是等級的選擇，以及不讓什麼東西留在縫隙裡。閥門關著、裡面滿是滯留的液體，沉積物又沉在腔室裡，正是這個機制所描述的條件。

衛生級閥門把腔室當作獨立的設計問題來處理；Tri-Clamp 那篇文章談這一面，表面粗糙度那篇文章則談表面處理如何影響它。

等級明明正確，新閥門為什麼還是有鏽？

因為這些鏽可能與合金無關。澳洲不鏽鋼發展協會（ASSDA）稱嵌入與游離的鐵是製造過程中最常遇到的問題，並指出這些顆粒很快就會生鏽並引發腐蝕。它列出的來源有：先前用在碳鋼上的研磨材、碳鋼鋼刷、研磨粉塵，以及碳鋼作業產生的焊接飛濺物。

一顆不鏽鋼閥在出貨前要經過鑄造、研磨、加工與搬運，其中任何一步都可能讓它接觸到清單上的來源。化學成分證明書記載的是金屬由什麼製成，對之後落在表面的東西則隻字未提。

各種處理方式能去除的東西並不相同：

鈍化處理用的是稀硝酸，可以浸泡也可以用膏狀塗敷。它能去除游離鐵，外觀維持原樣。如果污染物是氧化鐵，或零件帶有熱著色或嵌入的鐵，鈍化處理就不是合適的工具，ASSDA 建議改用酸洗或電解拋光。

圖面上寫一個「鈍化」，對供應商而言資訊很少。ASTM A967 涵蓋硝酸浸泡、檸檬酸浸泡與電化學處理，也列出檢驗結果的方法：浸水、高濕度、鹽霧、硫酸銅、鐵氰化鉀硝酸、濕布與沸水浸泡，另有游離鐵試驗。採購單上寫明方法與試驗，供應商才有明確的依據可以負責。

如果腐蝕出現在螺栓上，或焊道旁邊呢？

現場還會看到另外兩種原因，與氯離子無關。

電偶腐蝕發生在兩種電位差很大的金屬在電解質存在下接觸時，濕氣就已足夠。比較不貴重的金屬會被腐蝕。ISSF 自己舉的例子是用低碳鋼螺栓鎖住不鏽鋼板：螺栓腐蝕了，不鏽鋼毫髮無傷。它的基本原則是避免異種金屬接觸，必須接觸時，要讓較不貴重的金屬有大得多的面積。

晶界腐蝕來自鉻碳化物在晶界析出，把周圍金屬的鉻搶走。ISSF 把它放在焊接熱影響區，條件是碳含量高而鋼材沒有經過安定化處理。CF3M 相對於 CF8M 的碳上限較低，是 0.03 % 對 0.08 %，針對的正是這件事。

怎麼分辨是哪一種原因？

損傷的外觀可以提供初步判讀。那只是一個假設，要確認得靠實驗室檢驗。

採購單上該寫什麼？

以下是補上本文所談各項缺口的規格條文，寫法就是圖面上會有的樣子：

• 閥體：ASTM A351 Grade CF8M。閥桿與棒材車削件：另行標明鍛軋標準，做法見 CF8M 那篇文章。
• 使用條件：把介質的氯離子含量與溫度範圍告知供應商。比較 PREN 時兩者都需要。
• 表面：依 ASTM A967 鈍化，並註明方法（硝酸或檸檬酸浸泡）與驗收試驗，不要只寫這兩個字。
• 緊固件與壓蓋五金：不鏽鋼，並註明材質。
• 製程：哪些研磨材、鋼刷與工具會接觸不鏽鋼零件，以 ASSDA 的污染來源清單作為提問的依據。

本文沒有回答什麼？

本文沒有為任何等級給出氯離子上限或溫度上限，因為這裡用到的資料來源都沒有給，PREN 的設計本來也不是為了這個。ISSF 教材是訓練文件，其中關於縫隙與 PREN 的內容是通則，並非專為閥門而寫。ASSDA 的鈍化說明是對業界做法的摘要。ASTM A967 的範圍與試驗清單是依其公開的範圍說明閱讀的；標準全文需付費購買，並未讀到，所以其中的方法細節不在此引述。五個縫隙位置是把通用的定義套用到閥門零件上的結果。

常見問題

由 LINS Valve Industrial Co., Ltd.（毅勳凡而工業股份有限公司，台灣台中）發布。最後更新：2026-10-06