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奧氏體不鏽鋼壓力容器晶間腐蝕原因及預防
发布者:不鏽鋼管厂(www.pmmianshi.com) 发布时间:2020/4/22 阅读:1175

 晶間腐蝕奧氏體不鏽鋼制壓力容器産生失效的主要原因之一,嚴重影響了容器的安全運行。浙江w66利来最给利的老牌特鋼有限公司闡述了奧氏體不鏽鋼产生晶間腐蝕的基本机理,并提出了四种预防不鏽鋼制压力容器产生晶間腐蝕的措施。

 

 不鏽鋼由于其具有优良的耐均匀腐蚀性能、力学性能和工艺性能,而成为压力容器(包括固定式和移动式压力容器、热交换器等)应用最多的耐蚀金属材料。其中奧氏體不鏽鋼又以其良好的综合性能占不鏽鋼总产量和使用量的70%左右。但是由于奧氏體不鏽鋼容器在氧化和弱氧化介质中会产生晶間腐蝕,或使设备局部腐蚀穿漏,或使材料丧失力学性能,所以晶間腐蝕失效的研究及预防成为奧氏體不鏽鋼压力容器设计中必不可少的一个环节。


一、晶間腐蝕的成因

  不鏽鋼耐腐蚀的根本原因在于它含有铬、镍等提高金属电极电位的元素。在金属基体中,当铬含量达到17%时,含铬不鏽鋼就能在其阳极(负极)区的基体表面形成一种致密的氧化膜Cr2O3,即钝化膜。钝化膜可以阻碍阳极区的反应,同时增加阳极电位,减缓基体电化学腐蚀。然而不鏽鋼在300℃以上的热过程中,晶粒边界会析出碳化铬、氮化铬和铬的其他金属间的化合物等铬含量高于甚至大大高于不鏽鋼平均铬含量的高铬相,致使晶界高铬相与晶粒外缘相邻接的狭长区域的铬含量大大下降,称为贫铬区。当热过程较短时,晶粒本体的铬原子来不及充分向贫铬区扩散补充,温度下降后,贫铬区得以保持。在以后接触到某些具有晶間腐蝕能力的介质时,贫铬区的溶解速度会大大超过晶粒本身。晶粒本身为钝化腐蚀时,贫铬区常常为活化腐蚀,因而会产生晶間腐蝕。不鏽鋼贫铬区的存在是不鏽鋼产生晶間腐蝕敏感性的最重要的原因之一。晶間腐蝕发生后,金属虽然表面仍保持一定的金属光泽,也看不出被破坏的迹象,但晶粒间的结合力已显著减弱,强度下降,冷弯后表面出现裂缝,容器容易遭到破坏。晶間腐蝕隐蔽性强,突发性破坏几率大,因此有严重的危害性,尤其在焊接时,焊缝附近的热影响区更容易发生晶間腐蝕。


二、解决不鏽鋼压力容器晶間腐蝕倾向的措施

 1. 选用低碳和超低碳不鏽鋼,如00Cr18Ni10N、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2等,使晶間腐蝕敏感性降低到最小值,且强度相对较低,目前这一方法已成为解决不鏽鋼晶間腐蝕问题的主要方法;

 2. 利用合金化原理,避免形成铬的碳化物。Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe都是碳化物形成元素,形成碳化物的亲和力依次降低。综合比较之后,选择了钛和铌,即在形成铬的碳化物之前,先形成钛的碳化物。这样就;ち烁醪槐涣魇,避免形成贫铬区,基本上也能解决晶間腐蝕问题;

 3. 进行固溶化处理。奧氏體不鏽鋼经固溶处理后,其力学性能比较如表(参考标准GB/T4237-2007不鏽鋼热轧钢板和钢带)所示,可见其强度和塑性非常接近,而所有的奧氏體不鏽鋼均不能热处理强化,只能通过冷作硬化以提高强度、硬度,在产品性能允许的情况下选用适当的材料,同时避免在晶間腐蝕的敏感温度区间的停留时间,这是避免晶間腐蝕最有效的办法;

  4. 焊接控制: 调整焊缝的化学成份,加入稳定化元素减少形成碳化铬的可能性,如加入钛或铌等;减少焊缝中的含碳量,可以减少和避免形成铬的碳化物,从而降低形成晶界腐蚀的倾向;控制在危险温度区的停留时间,防止过热,快焊快冷,使碳来不及析出;合理安排焊接顺序,多层焊和双面焊时,后一条焊缝的热作用可能对先焊焊缝的过热区起到敏化温度加热的作用。为此,双面焊缝中与腐蚀介质接触的一面应尽可能最后焊接。


三、結語

  奥氏体制不鏽鋼压力容器的晶間腐蝕倾向严重影响了奧氏體不鏽鋼制压力容器的安全运行。应通过正确的选材,应尽量选用低碳和超低碳不鏽鋼,严格控制焊接过程,选择合适的焊接方法、焊接材料,遵循相关的焊接工艺,才能保证奧氏體不鏽鋼的焊接质量。同时,用于上述介质环境时,应按GB/T4334-2008《不鏽鋼晶間腐蝕试验方法》进行晶間腐蝕倾向试验,将晶間腐蝕倾向降至最低,保证奧氏體不鏽鋼制压力容器的安全运行。

 

 

 
 

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