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304管晶间腐蚀影响因素及相应措施

2022-04-25 15:26:11 正佳不锈钢
       304管由于常温下力学性能良好,并且耐腐蚀性能优异,因而在各个领域广泛使用。但是304管在450~850℃使用过程中极易产生晶间腐蚀和晶间应力腐蚀,导致工件的失效破坏引发严重事故,造成巨大的经济损失,并严重危及生产和人身安全。本文就304管晶间腐蚀影响因素及相应措施展开论述。
304管
       晶间腐蚀是由于晶粒和晶界成分不均,在一定腐蚀介质下构成自发的微电偶,从而引起的材料局部腐蚀行为。晶间腐蚀是沿着材料的晶界不断扩展的。腐蚀源于表面,沿晶界网络向内部扩展和渗透,大大削弱材料晶粒之间的结合强度,在宏观上表现为力学性能严重降低。晶间腐蚀发生时不易被发现,表面上腐蚀部位具有金属光泽,实际服役受力时极易破碎,导致设备瞬间失效,猝不及防,造成极大危害。

       304管晶间腐蚀影响因素及相应措施

       1.腐蚀介质的影响。腐蚀介质的种类及成分决定了晶间腐蚀的产生与否,以及腐蚀程度。一般来说,酸、碱、氯化物,都会对304管产生比较严重的化学腐蚀。而且腐蚀介质的浓度越大,产生的腐蚀程度就越严重。因而实际应用中,都会在材料表面镀一层耐腐蚀层从而杜绝腐蚀介质和金属的直接接触。

       2.温度的影响。奥氏体不锈钢的敏化温度区间为450~850℃,在此敏化温度范围内会产生Cr23C6,导致晶间腐蚀能力降低。有效地控制工件的工作温度低于450℃就不会在晶界处产生铬的偏析,或者温度高于850℃,晶粒内部铬扩散速度加快,会使得晶界处有足够的铬,不会形成贫铬区,从而降低腐蚀产生的可能性。
304管
       3.含碳量的影响。不锈钢管晶间腐蚀与碳元素的含量息息相关。当碳含量较低时,碳与铬的结合倾向较小。当碳含量高于0.08%wt时,碳的扩散量会增大,此时析出的碳则会增加,易于在晶界处形成的碳化铬,从而生成了贫铬区域,引起材料的晶间腐蚀,所以碳含量和晶间腐蚀息息相关,通过控制304管的碳含量能够有效地抑制晶间腐蚀。

       4.合金元素的影响。在不锈钢中添加一些强碳化物形成元素,这样碳就不会优先与铬发生反应,晶间附近难以形成贫铬区,抑制晶间腐蚀现象的产生,从而提高不锈钢发生晶间腐蚀抗力。一般情况下,在不锈钢中优先加入钛、铌等合金元素,这些元素不仅可以提高不锈钢的耐晶间腐蚀性能,而且能够改善钢的强度和韧性,并降低脆性转变温度。

       5.热处理工艺的影响。热处理对奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀能力影响很大,合适的热处理工艺可以消除贫铬区、稳定金属组织。比如固溶处理后水淬,奥氏体组织在迅速冷却过程中来不及发生相变,保持了高温的单相奥氏体组织状态,有利于消除晶间腐蚀。另外,在高温下使用304管时,加快冷却速度或加热速度,缩短在敏化温度范围停留的时间,抑制碳化物的析出,可以防止晶间腐蚀的产生。
304管
       目前,为避免晶间腐蚀现象的出现,一般采用的方法为:在合金中加入强碳化物形成元素,如Ti和Nb;采用足够快的冷却速度,使构件快速通过敏化温度区间;降低碳含量,减少碳化铬的析出。但是这些方法都存在一定的局限性,不能从根本上改善304管的晶间腐蚀性能。有关晶界结构的研究表明,晶界腐蚀与晶界结构密切相关,低Σ重合位置点阵晶界(也称特殊晶界)对滑移、断裂、腐蚀和应力腐蚀有强烈的抑制作用,而自由晶界由于具有高的能量和高的移动性,常成为裂纹生长的核心和裂纹扩展的通道,从而导致晶间腐蚀裂纹和晶间应力腐蚀裂纹的出现。因此,要从根本上防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀必须从晶界的控制和设计入手,通过合理的手段产生更多的特殊晶界从而有效地抑制合金元素在晶界偏析,改善不锈钢的晶间腐蚀性能。



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