奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止
1引言随着“工业4.0”时代的到来，工业的发展步伐进一步加大，而不锈钢因其自身具有的耐腐蚀性、力学性能良好等特点被广泛应用于工业的生产加工中。
然而其在焊接的过程中，可能会出现焊缝晶间腐蚀的现象，影响了不锈钢的内部结构，从而对其性能也产生了影响。
因此，本文对奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止探讨，具有一定的研究价值和意义。
2晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是一种发生在金属材料晶粒之间的腐蚀形式。
奥氏体不锈钢一旦产生了晶间腐蚀，在应力的作用情况下，这种腐蚀会逐渐向内部扩展，从而破坏奥氏体不锈钢的内部结构，影响其使用性能。
晶间腐蚀一般情况下在热影响区以及焊缝或者是熔合线上产生，而在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀[1]。
3晶间腐蚀产生的原因分析对奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的过程分析如下：在奥氏体不锈钢焊缝处于室温下的状态时，其C元素在奥氏体内的溶解度很小，大约有0.02%~0.03%，并一般情况下的奥氏体不锈钢内含有的C含量不会超出0.02%~0.03%的范围，因此，对奥氏体不锈钢进行淬火处理能够保证材料的力学性能稳定。
但是在淬火过程中，奥氏体不锈钢材料长时间处于450~850℃的温度下，其C元素的扩散速度会加快，和Cr元素进行化学反应，生成碳化铬Gr23C6。
这种情况下使得奥氏体内晶界Cr元素含量越来越少，而当其含量小于12%时，就丧失了部分抗腐蚀能力，从而产生了晶间腐蚀现象。
总之，晶间腐蚀的产生就是由于Cr元素的缺失引起的。
4奥氏体不锈钢焊缝产生晶间腐蚀的影响因素4.1加热温度和加热时间的影响在影响奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀的众多因素中，加热的温度和解热的时间是其中的一个重要影响因素。
一般情况下，对于奥氏体来说，其产生晶间腐蚀的温度范围大概在450~ 850℃之间。
这主要是在温度低于450℃的时候，不会产生Gr23C6；而当温度高于850℃时，会使得Cr元素的扩散速度加快，不会出现“贫铬区”。
而在对奥氏体不锈钢进行焊接的过程中，焊缝的两侧区域是处于450~850℃温度之间的，容易引发晶间腐蚀现象。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀原因分析和对策
性 能 。同时奥 氏体不 锈钢 还具 有非 铁磁 性和 良好 的
低 温性 能 。奥 氏体 不 锈 钢也 有 自身 的一 些 缺 点 ， 主 要 是强 度 、 硬 度偏低 ， 一般 情况 下没 有经 过特 殊处 理
决 耐 腐蚀 的 问题 中 ， 只有 一小 部分 采用 表面保 护 、 电
化 学 保护 等措 施 ， 主要 采 用 耐腐 蚀 材 料 。在 化 工生
间腐 蚀有 着重 要 影 响 。低 碳 奥 氏 体不 锈 钢 （ 碳 含 量
摘
要
分析 了奥 氏体不锈钢产生品问腐蚀 的原 因和机理 ， 并提 出防止 的措施 ， 对 于预防发 生品问腐蚀具有
一
定 的借鉴意义。由于奥 氏体 不锈钢具有优 良的综合性 能和成熟 的加 工制造工 艺 ， 所 以应用 会更加 广
泛， 但是其 易发生 品间腐蚀的特 陛不容忽视 ， 在工程实际应用过程中， 要从设计 、 选材 、 制造 、 安装、 操作 维
２ ８
四 川化 工
第１ ８卷
２ ０ １ ５年 第 ５ 期
ｔ ｔ ｌ ｒ
腐 蚀 与 控 制 ｌ
ｔ ｌ 夕 ｌ ｌ 夕 ｔ
奥 氏体 不锈 钢 晶 间腐蚀 原 因分 析 和 对 策
葛 晶 任 中育
（ 大 庆 石 化 公 司化 工二 厂 ， 黑龙 江大庆 ， １ ６ ３ ７ １ ４ ）
奥 氏体 不锈 钢是 通过 加入 扩大 和稳定 奥 氏体 区 合 金元 素 ， 使 之 在 室 温 维 持 完 全 的奥 氏体 相 组 织 。 奥 氏体 不 锈 钢 化 学 组 成 有 Ｃ ｒ － Ｎｉ 和Ｃ ｒ － Ｍｎ两 个 系 列， 根据 使用 环 境 的不 同再 添加 Ｍｏ 、 Ｎ、 Ｃｕ 、 Ｓ ｉ 、 Ｔ ｉ 、 Ｎｂ等元 素 。奥 氏体 不 锈 钢 的 耐蚀 性 是 由于在 其 表 面形 成一 层 钝 化膜 。钝 化膜 的形 成 过 程非 常 复 杂 ， 它 与金 属 电 子 性 能 ， 化学 、 电化 学 以及 力 学 性 能 有 关 。根 据最 新研 究成 果认 为是 水分 子直 接参 与钝化
压力容器不锈钢晶间腐蚀的形成机理及试验方法
压力容器不锈钢晶间腐蚀的形成机理及试验方法作者：马宗萌来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第02期摘要：介绍不锈钢的晶间腐蚀机理，奥氏体不锈钢在敏化温度区内，碳向晶界扩散，并且碳与铬形成碳化铬，导致晶间贫铬，晶体内外出现电位差，产生电化学腐蚀，即为晶间腐蚀。
晶间腐蚀在特定介质下无法避免，需根据腐蚀环境选择合理的材质及进行晶间腐蚀试验，以判定不锈钢是否具有晶间腐蚀倾向。
关键词：不锈钢;贫铬;晶间腐蚀1 不锈钢晶间腐蚀概述随着社会的发展，材料的进步，碳钢的大量应用让人们认识到了钢材腐蚀的严重性，以及腐蚀带来的安全事故频发。
通过向碳钢中填加合金元素发明了不锈钢。
不锈钢耐腐蚀能力很强，有优良的耐均匀腐蚀性能以及良好的力学、焊接性能，但并不是万能的。
由于奥氏体不锈钢压力容器所产生的晶间腐蚀属于局部腐蚀，隐蔽性很强，不易发现。
对压力容器的安全运行造成极大隐患，易发生安全事故。
因此本文探讨分析奥氏体不锈钢晶间腐蚀的形成原因，以及怎么采取措施降低晶间腐蚀的影响。
不锈钢因填加合金元素和冶炼方法区别形成不同的钢种。
按照钢材晶相组织结构可以分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体--铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和近年研发的超级不锈钢;按照化学成分可以将不锈钢分为铬镍不锈钢和铬不锈钢两大类。
奥氏体不锈钢因优异的性能和相对得到了广泛的应用。
2 不锈钢晶间腐蚀的理论基础晶间腐蚀是指不锈钢在特定的腐蚀介质接触中，晶粒、晶界、基体和晶间化合物之间形成微电池效应，导致腐蚀从金属的表面开始，沿晶界不断向晶粒内部发展，造成不锈钢晶粒间结合力降低，不锈钢强度降低，严重时会造成材料的完全失效。
晶间腐蚀虽然在不锈钢表面没有形成严重的腐蚀痕迹，外表看不出腐蚀的迹象，但晶间腐蚀为沿晶界发展的裂纹，金属原有的物理、机械性能几乎完全丧失，导致其在很小的载荷下，便有可能发生材料的破裂失效。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀的机理是贫铬理论：不锈钢因填加铬元素而有很高的耐蚀性，经研究铬含量14%～18%的不锈钢有极佳的耐蚀性，但铬含量≤12%时其耐蚀性能和普通碳钢差不多。
预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施
预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施1. 了解晶间腐蚀的原因晶间腐蚀是奥氏体不锈钢材料常见的腐蚀形式之一，其主要原因是晶界处的铬被耗尽，导致晶界区域的电位降低，进而引发腐蚀。
了解晶间腐蚀的原因，对于采取正确有效的预防措施至关重要。
2. 合理设计合金成分调整不锈钢材料的合金成分，是预防晶间腐蚀的重要手段之一。
通过控制含碳量、添加稳定元素如钼、铌等，可以有效提高晶界处的耐腐蚀性能，减少晶间腐蚀的风险。
3. 控制材料的冷处理过程材料的冷处理过程对于晶间腐蚀的抑制起着至关重要的作用。
合理控制冷处理温度、时间以及冷却速率，可以减少或避免晶间腐蚀的发生。
此外，采用稳定化处理，如固溶态稳定化处理和时效稳定化处理，也能有效提高晶间腐蚀的抗性。
4. 选择合适的焊接方法和焊接材料在使用奥氏体不锈钢材料进行焊接时，选择适合的焊接方法和焊接材料对于预防晶间腐蚀至关重要。
采用低碳含量的焊材、合理的焊接工艺以及合适的预热和后热处理措施，能够减少晶间腐蚀的风险。
5. 加强材料的表面保护为了进一步增强奥氏体不锈钢材料的抗晶间腐蚀能力，可以通过加强表面保护措施来实现。
例如，采用适当的氧化膜处理、增加材料的表面硬度、提高表面平整度等方式，可以有效降低晶间腐蚀的风险。
6. 加强使用维护管理除了上述措施外，加强使用维护管理也是预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的重要环节。
定期检查材料的表面情况、应用环境的腐蚀性、保持材料的清洁和干燥等，都可以帮助延长材料的使用寿命，并减少晶间腐蚀的发生。
通过上述措施的综合应用，可以大大降低奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的风险，提高材料的使用寿命和综合性能。
预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施（续）7. 避免接触有害物质和介质接触有害物质和腐蚀性介质是导致晶间腐蚀的主要原因之一。
因此，避免不锈钢材料与有害化学物质、强酸、强碱等具有腐蚀性的介质接触是非常重要的。
选择合适的存放和使用环境，以及采取密封和屏障保护措施，可以有效降低晶间腐蚀的风险。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及热处理
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及热处理1. 奥氏体不锈钢晶间腐蚀原因及防止措施奥氏体不锈钢在450～850℃保温或缓慢冷却时，会出现晶问腐蚀。
合碳量越高，晶间蚀倾向性越大。
此外，在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。
这是由于在晶界上析出富Cr 的Cr23C6。
使其周围基体产生贫铬区，从而形成腐蚀原电池而造成的。
这种晶间腐蚀现象在铁素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀：（1）降低钢中的碳量，使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度，即从根本上解决了铬的碳化物（Cr23C6）在晶界上析出的问题。
通常钢中含碳量降至0.03％以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。
（2）加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物（TiC或NbC）的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
（3）通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体+铁素体双相组织，其中铁素体占5％一12％。
这种双相组织不易产生晶间腐蚀。
（4）采用适当热处理工艺，可以防止晶间腐蚀，获得最佳的耐蚀性。
2.奥氏体不锈钢的应力腐蚀应力（主要是拉应力）与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂，简称SCC（Stress Crack Corrosion）。
奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。
当含Ni量达到8％一10％时，奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大，继续增加含Ni量至45％～50％应力腐蚀倾向逐渐减小，直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si 2％～4％并从冶炼上将N含量控制在0.04％以下。
此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量。
另外可选用A-F双用钢，它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。
当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展，体素体含量应在6%左右。
3.奥氏作不锈钢的形变强化单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能，可以冷拔成很细的钢丝，冷轧成很薄的钢带或钢管。
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施
设备运维奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施黄慧（柳州市特种设备检验所，广西柳州545006）摘要：奥氏体不锈钢压力容器由于出现晶间腐蚀情况，会使整个结构出现早期失效情况，不仅会对钢材的正常使用造成影响，还会导致出现生产事故，增加企业的经济损失，还会提升人力物力成本。
所以需要深入探索奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀的产生原因，并且按照不同原因提出针对性地预防处理措施，全面发挥出奥氏体不锈钢的性能，促进社会的发展。
关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；晶间腐蚀；原因随着工业生产的快速发展，在现代石油行业，制药行业以及化工行业等均已广泛应用不锈钢制品，该类物品在国民经济发展中具有重要作用。
然而由于企业在使用不锈钢时没有正确认识该种材料，因此时常发生生产事故问题[1]。
由于奥氏体不锈钢压力容器所产生的晶间腐蚀会对该压力容器的运行安全性和稳定性造成极大影响，因此本文主要是探讨分析奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因，希望能够找寻到降低晶间腐蚀破坏影响的措施，从前期设计以及认知等方面入手，希望能够预防和处理奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀问题，并且为相关人员起到参考性价值。
1奥氏体不锈钢的基本分析一般情况下，不锈钢是指暴露在空气中能够抵抗腐蚀的钢材料，按照钢材组织结构可以分为奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体不锈钢，铁素体不锈钢以及马氏体不锈钢；按照化学成分可以将不锈钢分为铬镍不锈钢和铬不锈钢。
其中应用最为普遍的是奥氏体不锈钢。
纯铁在常温条件下的存在形式为α-Fe，该存在形式晶格为体心立方结构，单位晶胞原子数为2，致密度为0.68。
纯铁在高温环境下晶体结构为γ-Fe，晶格为面心立方结构，单位晶胞原子数为4，致密度为0.74。
晶格以此为单位进行扩展，邻近晶格共用同一个原子，这样能够扩大为立体结构。
若材料由单晶格扩展形成，就属单晶，比如电子行业所使用的单晶硅[2]。
若材料是由多种晶格所共同发展，则属于多晶体，奥氏体不锈钢的晶间是两个独立晶格所相交的位置。
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施摘要：碳析出相是产生奥氏体不锈钢晶间腐蚀问题的最主要因素。
晶间侵蚀并不在金属材料外表上产生损伤痕迹，但金属材料外表仍有光泽，而事实上，晶粒之间的相互作用力还在不断地减小，在冷弯影响下，金属材料外表极易形成裂纹，甚至会对钢制的压力容器产生损伤。
晶间侵蚀的遮蔽性和摧毁力都较强，所产生的影响也相当严重。
对奥氏体不锈钢压力容器晶间侵蚀问题可采取相应的的防治和解决方法，如使用超低碳不锈钢板，在热技术完成后进行热固溶强化处理后，再进行热稳定性管理、均匀化处理后，在焊缝中减小热线能量注入，并进行焊缝控制。
通过上述方法的使用，可大大降低奥氏体不锈钢压力容器发生晶间腐蚀现象的概率。
关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；晶间腐蚀原因；预防措施1概述不锈钢板材，因为其具备优异的抗均匀腐蚀性能、加工工艺性能和力学性能，作为钢制压力容器中（包括固定式和移动式压力容器、热交换器等）使用较广泛的抗蚀金属板材。
奥氏体不锈钢因其优异的综合性能，达到不锈钢材料生产量和使用率的百分之七十左右。
不过，因为奥氏体不锈钢容器材料在强氧化和弱氧化介质中可能形成晶间腐蚀现象，或造成材料局部腐蚀穿漏，并使材料力学特点失效等，因此导致晶间腐蚀或失效的研究和防治仍是奥氏体不锈钢在压力容器研究中至关重要的组成部分。
2 奥氏体不锈钢的基本分析通常情况下，不锈钢是指一种裸露于空气中能够抵抗侵蚀的钢质，而依照钢的结构又能够区分奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体不锈钢，铁素体不锈钢或者马氏体不锈钢；按照化学性质，可把不锈钢区分铬镍不锈钢和铬不锈钢。
而使用较为广泛的是奥氏体不锈钢。
纯铁在常温环境下的主要存在方式是α-Fe，其主要存在方式的晶格形式为一体心立方结构，每单位晶胞原子序数2，0.68的致密度。
纯铁在高温条件下晶体结构为γ-Fe，晶体为面心立方体形式，单晶胞原子序数4，0.74的致密度。
晶体可以为单元结构加以延伸，相邻晶体中共享同一个原子，这样就可以扩展成立体结构。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止
奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止1前言不锈钢按组织可分为铁素体不锈钢：如Crl7、 Cr17Ti、Cr28等，马氏体不锈钢：如2Cr13、3Crl3、 4Cr13等，奥氏体不锈钢：如0Crl8Ni9Ti、1Crl8Ni9Ti、 Crl8Nil2Mo2Ti三种。
由于奥氏体不锈钢含有较高的铬和镍．可形成致密的氧化膜且热强性高，故奥氏体不锈钢比其它不锈钢具有更优良的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接性，因此奥氏体不锈钢在航空、化工和原子能等工业中得到日益广泛的应用。
但在生产过程是如果焊条选用或焊接工艺不正确时，会产生晶间腐蚀及焊接热裂纹。
2 晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是产生在晶粒之间的一种腐蚀形式。
产生晶间腐蚀的不锈钢，受到应力作用时，晶间腐蚀由表面开始而逐渐向内部发展。
这种腐蚀对于承受重载零件危害很大，因为它不引起零件外形的任何变化而使品粒之间结合遭到破坏，严重降低其机械性能，强度几乎完令损失，往往使机械设备发生突然破坏，是不锈钢最危险的一种破坏形式。
晶间腐蚀可以分别产生在热影响区、焊缝或熔合线上。
在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀。
3晶间腐蚀产生的原因现以18—8型奥氏体钢(例如1CrI8NI9)来说明晶问腐蚀产生的过程。
室温下碳元素在奥氏体的溶解度很小，约0．02-0．03％ (质量分数)，而一般奥氏体钢中含碳量均超过0．02-0．03％，因此只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏体中，以保证钢材具有较高的化学稳定性。
但是这种淬火状态的奥氏体钢当加热到450～850~(2或在该温度下长期使用时，碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速图1晶间腐蚀度。
当奥氏体中含碳量超过它在窀温的溶解度(0．02-0．03％)后。
碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，析出碳化铬Gr23C6。
但收稿日期：2o03一o6一o4 是铬的原子半径较大，扩散速度较小，来不及向边界扩散，品界附近大量的铬和碳化合形成碳化铬，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自品界附近。
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2 晶间腐蚀的预防
可能引起不锈钢制压力容器晶间腐蚀倾向的介质如下 : (1) 无机酸 ———硝酸 、硫酸 、盐酸 、磷酸 、铬酸 、亚硫酸 、氢氟 酸 、氢溴酸 、氢碘酸 、氢氰酸 、氯氰酸 、氨基磺酸 、次氯酸等 ; (2) 有机酸 ———工业乙酸 、乙酸酐 、甲酸 、草酸 、乳酸 、乙二 酸 、丙二酸 、苯二酸 、环烷酸 、水杨酸 、脂肪酸 、苹果酸 、柠檬酸 、马
作者简介 :黄菲 (1984 - ) ,女 ,北京化工大学 ,硕士 ,安全技术及工程专业 。 E - mail: hxlahf@163. com
2010年 38卷第 4期
广州化工
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来酸 、马来酐 ,富马酸等 ; (3) 盐类 ———硝酸铵 、硝酸钙 、硝酸银 、硫酸铜 、硫酸铁 、硫
酸钠 、硫酸铝 、硫酸氢钠 、硫酸亚铁 、亚硫酸铁 、亚硫酸钙 、氯化 钠 、氯化铁 、氯化铬 、次氯酸钠 、氢氟酸钠等溶液 ;
晶间腐蚀倾向降至最低 ,保证奥氏体不锈钢制压力容器的安全 运行 。
参考文献 [ 1 ] 曲兴胜. 奥氏体不锈钢晶间腐蚀 [ J ]. 辽宁工学院学报 , 2007, 27
( 1) : 49 - 50. [ 2 ] GB / T 21433 - 2008,不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验 [ S]. [ 3 ] 王非. 化工压力容器设计 ———方法 、问题和要点 [M ]. 第二版 ,北
515
06Cr18N i11 Ti
515
06Cr17 N i12Mo2
550
022Cr19N i13Mo3
515
02Cr19N i10
485
022Cr17 N i12Mo2
485
022Cr19N i13Mo3
515
延伸率 A / %
40 40 40 40 40 40 40
硬度 不大于
210 200 220 220 210 220 220
(3)进行固溶化处理 。奥氏体不锈钢经固溶处理后 ,其力学 性能比较如表 2 (参考标准 GB / T4237 - 2007不锈钢热轧钢板和 钢带 )所示 ,可见其强度和塑性非常接近 , 而所有的奥氏体不 锈钢均不能热处理强化 ,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 ,同时避免在晶间腐 蚀的敏感温度区间的停留时间 ,这是避免晶间腐蚀最有效的办 法;
图 1 晶界析出及贫铬区示意图
合物等铬含量高于甚至大大高于不锈钢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 (详见图 1. 晶界析出及贫铬区示意图 ) 。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间腐蚀 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 ,因而会产生晶间腐 蚀 。不锈钢贫铬区的存在是不锈钢产生晶间腐蚀敏感性的最重
(4) 焊接控制 : ①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 ; ②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 ; ③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 ; ④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 [6 ] 。
HUAN G Fei1 , HU X iao - long2 (1 M echanical and Electrical Engineering Institute, B eijing University of Chem ical Technology, B eijing 101100;
2 B eijing Guohua Tegao Chem ical Equipm ent Co. , L td. , B eijing 101113, China)
京 ,化学工业出版社 , 2008: 173. [ 4 ] 林晓云. 18 - 8奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀的评定及控制 [ J ].
理化检验 - 物理分册 , 2007, 43 (5) : 236 - 238. [ 5 ] GB / T4237 - 2007,不锈钢热轧钢板和钢带 [ S ]. [ 6 ] 黄一桓. 奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施 [ J ]. 中国科技 ,
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2010年 38卷第 4期
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防
黄 菲 1 ,胡晓龙 2
(1 北京化工大学机电工程学院 , 北京 101100; 2 北京国华特高化工设备有限公司 , 北京 101113)
摘 要 :晶间腐蚀是奥氏体不锈钢制压力容器产生失效的主要原因之一 ,严重影响了容器的安全运行 。本文阐述了奥氏体不
旧牌号
0Cr18N i9 0Cr18N i10Ti 0Cr17N i12Mo2 0Cr19N i13Mo3 00Cr19N i10 00Cr17N i14Mo2 00Cr19N i13Mo3
表 2 压力容器常用奥氏体不锈钢板力学性能 [5 ]
新牌号
抗拉强度 Rm /MPa 不小于
06Cr19N i10
(4) 其他 ———氢氧化钠 、硫化铁 、硫化铝 、硫化铁 、湿二氧化 硫 、三氯化铁 、尿酸氨基甲酸铵溶液 、亚硫酸纸浆 、牛皮纸浆 、亚 硫酸蒸煮液 、玉米淀粉浆 (由盐酸或硫酸制 ) 、甜 菜汁 、石油原 油 、油田污水 、海水 、清水堆高温水 、人体液等 [2 ] 。
3 解决不锈钢压力容器晶间腐蚀倾向的措施
要的原因之一 [2 - 3 ] 。晶间腐蚀发生后 ,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 。 晶间腐蚀隐蔽性强 ,突发性破坏几率大 [4 ] ,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间腐蚀 。钢制压力容器产生晶间腐蚀的措施 。
关键词 :奥氏体不锈钢 ;压力容器 ;晶间腐蚀
The Rea son of Corrosion of Austen itic Sta in less Steel Pressure Vessels and Preven tion
2006, 16: 88 - 90. [ 7 ] HG 20581 - 1998,钢制化工容器材料选用规定 [ S].
Key words: austenitic stainless steel; p ressure vessels; intergranular corrosion
不锈钢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 。其中奥氏体不锈钢又以其 良好的综合性能占不锈钢总产量和使用量的 70%左右 [1 ] 。但是 由于奥氏体 不 锈 钢 容 器 在 氧 化 和 弱 氧 化 介 质 中 会 产 生 晶 间 腐 蚀 ,或使设备局部腐蚀穿漏 ,或使材料丧失力学性能 ,所以晶间 腐蚀失效的研究及预防成为奥氏体不锈钢压力容器设计中必不 可少的一个环节 。
1 晶间腐蚀的成因
不锈钢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 1117w t%时 ,含铬
不锈钢就能在其阳极 (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 。然而不锈钢在 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
Abstract: The intergranular corrosion was one of the most important reasons to lead austenitic stainless steel p ressure vessels to failure, which seriously affected the safe operation of austenitic stainless steel p ressure vessels. The fundamental mechanism of intergranular corrosion of austenitic stainless steel was elaborated, and four m easures were put forward to p revent austenitic stainless steel p ressure vessels from intergranular corrosion.
(1)选用低碳和超低碳不锈钢 ,如 00Cr18N i10N、00Cr19N i10、 00Cr17N i14Mo2等 ,使晶间腐蚀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锈钢晶间腐蚀问题的主要方法 ;
(2)利用合金化原理 ,避免形成铬的碳化物 。 Ti、Zr、Nb、V、 Mo、W、Cr、M n、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 。这样就保护了铬不被流失 ,避免形成贫 铬区 ,基本上也能解决晶间腐蚀问题 ;
4 结 语
奥氏体制不锈钢压力容器的晶间腐蚀倾向严重影响了奥氏 体不锈钢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锈钢 ,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 ,才能保证奥氏体不锈钢 的焊接质量 。同时 ,用于上述介质环境时 ,应按 GB / T 4334 2008《不锈钢晶间腐蚀试验方法 》进行晶间腐蚀倾向试验 [7 ] ,将