全面解读不锈钢晶间腐蚀-隐石检测(材料 | 双相不锈钢详解)
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全面解读不锈钢晶间腐蚀-隐石检测
技术统一规定中通常包括“奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境,焊后应做固溶或稳定化处理”,提出这样的要求,自有其存在的合理性。
但即使设计人员在图样的技术要求中提出这一条,要求制造厂进行不锈钢制容器(比如换热器)的焊后热处理,由于实际热处理工艺参数难以控制和其他一些意想不到的困难,通常难以达到设计人员提出的理想要求,实际上在役的不锈钢设备绝大部分是在焊后态使用。
当钢无论是加热或冷却通过450~850℃时,碳便可形成(Fe、Cr)23C6从奥氏体中析出而分布在晶界上。
(Fe、Cr)23C6的含铬量比奥氏体基体的含铬量高很多,它的析出自然消耗了晶界附近大量的铬,而消耗的铬不能从晶粒中通过扩散及时得到补充,因为铬的扩散速度很慢,结果晶界附近的含铬量低于钝化必须的的限量(即12%Cr),形成贫铬区,因而钝态受到破坏,晶界附近区域电位下降,而晶粒本身仍维持钝态,电位较高,晶粒与晶界构成活态钝态微电偶电池,电池具有大阴极小阳极的面积比,这样就导致晶界区的腐蚀。
(1)在温度大于等于60℃,且浓度大于等于5%的硝酸中使用的奥氏体不锈钢以及浓硝专用不锈钢,应按GB4334.3《不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法进行试验,五个周期的平均腐蚀率或三个周期的腐蚀率应不大于0.6g/m2h(或相当于0.6mm/a)。
(3)含钼奥氏体不锈钢(如0Cr18Ni12Mo2Ti,00Cr17Ni14Mo2及相类似钢材):一般要求:按GB4334.5《不锈钢硫酸硫酸铜腐蚀试验方法,弯曲试验后,试样表面不得有晶间腐蚀裂纹。
较高要求:按GB4334.4《不锈钢硝酸氢氟酸腐蚀试验方法,腐蚀度比值不大于1.5。
也可按GB4334.2《硫酸硫酸铁试验方法,平均腐蚀率应不大于1.1g/m2h。
(1)采用超低碳不锈钢降低碳含量到0.03%以下,如选用00Cr17Ni14Mo2,使钢中不形成(Fe、Cr)23C6,不出现贫铬区,防止晶间腐蚀的产生。
一般强度不高,受力不大,要求塑性好的零件,从经济角度出发,可选用0Cr18Ni9等。
(3)重新进行固溶处理当对奥氏体不锈钢进行电焊时,电弧熔池的温度高达1300℃以上,焊缝两侧温度随距离的增加而下降,其中存在敏化温度区。
应尽量避免奥氏体不锈钢在敏化温度范围内受热和缓慢冷却,若发现有晶间腐蚀倾向,一般对非稳定化的不锈钢多加热到1000~1120℃,保温按每毫米1~2分钟计,然后急冷;对稳定化不锈钢以加热到950~1050℃为宜。
经固溶处理后的钢仍要防止在敏化温度加热,否则碳化铬会重新沿晶界析出。
对用于可能引起晶间腐蚀环境的奥氏体不锈钢容器,一般零部件的固溶处理或稳定化处理可以实现。
而对整台容器(多为换热器)焊缝进行焊后热处理将面临重重困难。
这类处理不是局部的焊后热处理,而是整个焊接部件或整台容器焊后热处理。
由于大多数化工容器的结构形状复杂(比如我们常用的管壳式换热器)。
铬镍奥氏体不锈钢容器基本上是靠焊接成型的,而焊接接头两侧是晶间腐蚀敏化区,它总是比母材先受到腐蚀破坏。
通过焊后热处理,提高焊缝区抗晶间腐蚀的能力,达到和母材同等程度,这是我们追求的目标,是我们进行焊后热处理的初衷。
但是在付诸实践中,有许多因素要考虑,比如:焊件整体结构形状复杂,焊后热处理工艺参数难以保证,因此,实际上绝大部分在役的铬镍奥氏体不锈钢在焊后态使用。
为了提高铬镍奥氏体不锈钢容器抗晶间腐蚀的能力,必须针对具体的腐蚀环境,依据腐蚀机理,首先选材时可选超低碳不锈钢,稳定化不锈钢,焊接时选用正确的焊接方法,恰当组合上述几种防止和控制措施,才能取得好的效果,不能单纯依赖焊后固溶或稳定化处理。
材料 | 双相不锈钢详解
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。
与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。
双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的韧性高,脆性转变温度低,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高;同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点,如475℃脆性、热导率高、线膨胀系数小,具有超塑性及磁性等。
与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的强度高,特别是屈服强度显著提高,且耐孔蚀性、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能也有明显的改善。
(Cr23型),SAF2205(Cr22型),SAF2507(Cr25型)。
第一类属低合金型,代表牌号UNSS32304(23Cr-4Ni-0.1N),钢中不含钼,PREN值为24-25,在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用。
第三类属高合金型,一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的还含有铜和钨,标准牌号UNSS32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N),PREN值为38-39,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢。
另外:著名的2205双相钢相当于我国的022Cr23Ni5Mo3N.。
由于两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点,它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起,正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速,80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类。
在具有相同的孔蚀抗力当量值(PRECr%+3.3Mo%+16N%)时,双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。
双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI。
在某些腐蚀介质的条件下,适用于制作泵、阀等动力设备。
5)可焊性良好,热裂倾向小,一般焊前不需预热,焊后不需热处理,可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。
9)仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向,不宜用在高于300C的工作条件。
双相不锈钢中含铬量愈低,等脆性相的危害性也愈小。
不锈钢棒0Cr17Ni12Mo2
标准:GB/T1220-1992相当于美标316。
●不锈钢化学成份:碳C:≤0.08硅Si:≤1.00锰Mn:≤2.00硫S:≤0.030磷P:≤0.035铬Cr:。
●不锈钢力学性能:抗拉强度b(MPa):≥520条件屈服强度0.2(MPa):≥205伸长率5(%):≥40断面收缩率(%):≥60硬度:≤187HB;≤90HRB;≤200HV。
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