正佳不銹鋼

304管晶間腐蝕影響因素及相應措施

2022-04-25 15:26:11 正佳不銹鋼
       304管由于常溫下力學性能良好,并且耐腐蝕性能優異,因而在各個領域廣泛使用。但是304管在450~850℃使用過程中極易產生晶間腐蝕和晶間應力腐蝕,導致工件的失效破壞引發嚴重事故,造成巨大的經濟損失,并嚴重危及生產和人身安全。本文就304管晶間腐蝕影響因素及相應措施展開論述。
304管
       晶間腐蝕是由于晶粒和晶界成分不均,在一定腐蝕介質下構成自發的微電偶,從而引起的材料局部腐蝕行為。晶間腐蝕是沿著材料的晶界不斷擴展的。腐蝕源于表面,沿晶界網絡向內部擴展和滲透,大大削弱材料晶粒之間的結合強度,在宏觀上表現為力學性能嚴重降低。晶間腐蝕發生時不易被發現,表面上腐蝕部位具有金屬光澤,實際服役受力時極易破碎,導致設備瞬間失效,猝不及防,造成極大危害。

       304管晶間腐蝕影響因素及相應措施

       1.腐蝕介質的影響。腐蝕介質的種類及成分決定了晶間腐蝕的產生與否,以及腐蝕程度。一般來說,酸、堿、氯化物,都會對304管產生比較嚴重的化學腐蝕。而且腐蝕介質的濃度越大,產生的腐蝕程度就越嚴重。因而實際應用中,都會在材料表面鍍一層耐腐蝕層從而杜絕腐蝕介質和金屬的直接接觸。

       2.溫度的影響。奧氏體不銹鋼的敏化溫度區間為450~850℃,在此敏化溫度范圍內會產生Cr23C6,導致晶間腐蝕能力降低。有效地控制工件的工作溫度低于450℃就不會在晶界處產生鉻的偏析,或者溫度高于850℃,晶粒內部鉻擴散速度加快,會使得晶界處有足夠的鉻,不會形成貧鉻區,從而降低腐蝕產生的可能性。
304管
       3.含碳量的影響。不銹鋼管晶間腐蝕與碳元素的含量息息相關。當碳含量較低時,碳與鉻的結合傾向較小。當碳含量高于0.08%wt時,碳的擴散量會增大,此時析出的碳則會增加,易于在晶界處形成的碳化鉻,從而生成了貧鉻區域,引起材料的晶間腐蝕,所以碳含量和晶間腐蝕息息相關,通過控制304管的碳含量能夠有效地抑制晶間腐蝕。

       4.合金元素的影響。在不銹鋼中添加一些強碳化物形成元素,這樣碳就不會優先與鉻發生反應,晶間附近難以形成貧鉻區,抑制晶間腐蝕現象的產生,從而提高不銹鋼發生晶間腐蝕抗力。一般情況下,在不銹鋼中優先加入鈦、鈮等合金元素,這些元素不僅可以提高不銹鋼的耐晶間腐蝕性能,而且能夠改善鋼的強度和韌性,并降低脆性轉變溫度。

       5.熱處理工藝的影響。熱處理對奧氏體不銹鋼的抗晶間腐蝕能力影響很大,合適的熱處理工藝可以消除貧鉻區、穩定金屬組織。比如固溶處理后水淬,奧氏體組織在迅速冷卻過程中來不及發生相變,保持了高溫的單相奧氏體組織狀態,有利于消除晶間腐蝕。另外,在高溫下使用304管時,加快冷卻速度或加熱速度,縮短在敏化溫度范圍停留的時間,抑制碳化物的析出,可以防止晶間腐蝕的產生。
304管
       目前,為避免晶間腐蝕現象的出現,一般采用的方法為:在合金中加入強碳化物形成元素,如Ti和Nb;采用足夠快的冷卻速度,使構件快速通過敏化溫度區間;降低碳含量,減少碳化鉻的析出。但是這些方法都存在一定的局限性,不能從根本上改善304管的晶間腐蝕性能。有關晶界結構的研究表明,晶界腐蝕與晶界結構密切相關,低Σ重合位置點陣晶界(也稱特殊晶界)對滑移、斷裂、腐蝕和應力腐蝕有強烈的抑制作用,而自由晶界由于具有高的能量和高的移動性,常成為裂紋生長的核心和裂紋擴展的通道,從而導致晶間腐蝕裂紋和晶間應力腐蝕裂紋的出現。因此,要從根本上防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕必須從晶界的控制和設計入手,通過合理的手段產生更多的特殊晶界從而有效地抑制合金元素在晶界偏析,改善不銹鋼的晶間腐蝕性能。



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