双相钢无缝管

您的当前位置:网站首页 > 双相钢无缝管 > 核级奥氏体不锈钢无缝钢管晶间腐蚀研究

核级奥氏体不锈钢无缝钢管晶间腐蚀研究

来源:至德钢业 日期:2021-04-11 20:12:02 人气:79

 奥氏体不锈钢因其具有良好的加工性能和优异的耐蚀性能而广泛应用于核电厂中的各种部件,包括核级重要部件,这些核级部件在服役过程中需要耐高温、耐腐蚀,因此在设计、制造过程中都有严格的要求。奥氏体不锈钢材料在使用过程中发生晶间腐蚀失效的最主要原因是碳和铬形成碳化物并沿晶界析出,从而导致晶界附近区域贫铬,并使得不锈钢发生敏化。由于晶界附近铬含量降低,导致在苛刻的腐蚀环境下,腐蚀优先从晶界开始,从而导致晶界腐蚀裂纹产生。


 由于奥氏体不锈钢无缝钢管的晶间腐蚀是最常见的同时危害又比较大,所以在国家标准中队晶间腐蚀的检验及判定都有明确的规定。GB13296-2013《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》和GB/T14976-2012《流通输送用不锈钢无缝钢管》都规定晶间腐蚀为必检项目。而在近年来的产品质量监督抽查中,晶间腐蚀不合格率仍比较高,所以对目前晶间腐蚀的防止和控制等方面有待加强。


一、实验材料与方法


  1. 材料


 18-8型奥氏体不锈钢是工业中应用最广的不锈钢之一,在常温和低温下有良好的韧型、塑性、焊接性、抗腐蚀性及无磁性,也有抗化学腐蚀和电化学腐蚀的能力,广泛应用于石油化工、核电、冶金机械、医药、仪器仪表、食品等行业.晶间腐蚀(IGC)是18-8型奥氏体不锈钢常发生的一种局部腐蚀。本次试验采用的试样为规格φ25×2、牌号06Cr18Ni11Ti的冷拔不锈钢无缝钢管。


 2. 晶间腐蚀试验


 依照GB/T4334-2008中的规定进行取样制样工作,从成品钢管上截取长度为120mm的管段试样3个;在敏化热处理前对其进行研磨,随后将管段试样放入箱式热处理炉中,在650℃进行敏化热处理,处理时间2小时。敏化热处理后取出管段试样,其中2试样被加工制备成4件(各2件)长度为80mm、弧度宽为10mm、厚度为管材壁厚2mm的条形试样进行晶间腐蚀试验,另外1个管段留存。严格按照GB/T4334-2008的要求在晶间腐蚀试验前应对4件条形试样进行打磨,从而去掉表面上的氧化皮,然后进行机械研磨和抛光处理;选取硫酸-硫酸铜溶液作为腐蚀介质进行晶间腐蚀试验。晶间腐蚀试验完成后,取出试样,洗净、干燥,并进行弯曲试验。依据GB/T232-2010规定进行弯曲试验,弯曲试验在WAW-1000液压万能试验机上进行,试验用压头准5mm,弯曲角度为180°,结果显示,在弯曲试验后发现条形试样内表面存在裂纹。


二、结果与讨论


 1. 腐蚀的影响因素


   a. 化学成分


    碳含量


    碳是不锈钢敏化的关键性元素,对晶间腐蚀有重大影响。碳含量<0.08%时,碳析出量较少;碳含量>0.08%时,则碳析出量迅速增加。随着不锈钢中碳含量的增加,在晶界生成的Cr3C2数量随之增多,导致晶界形成“贫铬区”的机会增多,产生晶间腐蚀的倾向增大,使不锈钢的腐蚀速度增大,可见碳是晶间腐蚀最有害的元素之一。


    铬含量


    奥氏体不锈钢中,铬含量的增加,在低敏化温度区会加速晶间腐蚀,在高敏化温度区则会延长产生晶间腐蚀的时间。18Cr-8Ni钢的晶间腐蚀在低于550℃时受铬的扩散控制;高于此温度时,受碳化物的生成速度控制。因此,在低温下,低碳不锈钢也易于敏化。


  b. 生产工艺


   固溶处理


  奥氏体不锈钢的固溶处理的温度一般是1050℃~1100℃,固溶处理能够提高不锈钢的可塑性和耐腐蚀性,所以不锈钢产品一般以固溶状态交货。固溶温度过高,虽然能提高碳化物的溶解度,但也会引起晶粒粗化。晶粒粗化使晶界的表面积减少,使M23C6的析出密度增高。此外温度过高将使碳化钛溶解,使钢材的耐晶间腐蚀性降低。


  冷却速度


  奥氏体不锈钢无缝钢管的冷却要求是快速冷却。这样做的目的是快速通过450℃~850℃这个容易碳化物的温度带,降低晶间腐蚀的敏感性。但大多数民营企业均采用的高压水枪喷淋的方法不能到达快速冷却的要求,冷却时间较长,冷却不均匀,钢管内外表面冷却速度也有差异。


  表面增碳


 碳对耐晶间腐蚀性能是最不利的,碳极易与钢中的铬形成碳化物,增加晶间腐蚀出的倾向。目前冷拔是所用的润滑剂都属于碳氢化合物。在随后的固溶处理时使表面增碳。从而使发生晶间腐蚀的概率提高。通过对不合格晶间腐蚀样品的金相法分析发现,腐蚀深度在50μm~100μm之间。通过研磨一定深度,经弯曲法检验样品合格。说明表面增碳是不锈钢无缝钢管晶间腐蚀倾向的一个因素。


 2. 腐蚀的评定


 晶间腐蚀方法中硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法是目前测量不锈钢晶间腐蚀敏感性的一种准确、迅速的理想检测手段。其结果评定有弯曲法和金相法两种。弯曲法简单快速,但是对于塑性、韧性和抗断裂性能较低的不锈钢材料,在弯曲过程中材料本身会发生开裂。这时弯曲法需要考虑材料力学性能对晶间腐蚀弯曲评价结果的影响。对于不能进行弯曲评价或弯曲裂纹难以判定时,需要采用金相法。但是目前在GB/T4334-2008中金相法对于允许的晶间腐蚀深度又没有明确的规定,造成部分样品难以判定。因此,建议国家标准修订这方面的规定。


三、分析讨论


  在工程的实际应用过程中,往往同时存在两种或两种以上的腐蚀机理,其中贫铬所引起的晶间腐蚀现象最为普遍。钢的化学成分以及热处理工艺可决定是否引起晶间腐蚀和腐蚀的程度,其中碳含量是影响奥氏体不锈钢晶间腐蚀的最主要因素,其敏感性随碳含量的增加递增,不锈钢中的碳含量<0.03%,其晶间腐蚀敏感性大大降低。改变钢的化学成分和热处理工艺是控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀的主要的、最有效的措施。实践表明,合适的固溶处理、稳定化处理、降低碳及杂质元素(如硅、磷和氮)在奥氏体不锈钢晶界的含量、加入稳定剂(如钛和铌)消除或防止热加工或冷加工过程中对材料的影响等,都是降低晶间腐蚀敏感性和防止晶间腐蚀的有效措施。




本文标签:不锈钢无缝钢管 

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

北京 天津 河北 山西 内蒙 辽宁 吉林 黑龙江 上海 江苏 浙江 安徽 福建 江西 山东 河南 湖北 湖南 广东 广西 海南 重庆 四川 贵州 云南 西藏 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 台湾 香港 澳门