不锈钢晶间腐蚀问题
不锈钢材料发生晶间腐蚀的机理

不锈钢材料发生晶间腐蚀的机理
不锈钢材料发生晶间腐蚀的机理称为晶间腐蚀(Intergranular corrosion)或称为析出相腐蚀(Precipitation corrosion),是指不锈钢在一定的条件下,沿晶界发生的腐蚀现象。
晶间腐蚀的机理主要与不锈钢中的铬元素有关。
不锈钢中的铬与钢中的碳结合形成的碳化物是不稳定的,容易析出。
在焊接、加热或长时间高温暴露的条件下,不锈钢材料的晶界附近的铬会与碳结合形成碳化物沉淀,从而使晶界处失去铬的保护,形成铬耗尽区。
铬耗尽区缺乏足够的铬来形成保护性氧化膜,使晶界处的金属暴露在腐蚀介质中,容易受到腐蚀。
晶间腐蚀一般发生在晶界周围数晶粒宽度的范围内,导致晶界处出现腐蚀溝槽。
晶间腐蚀还可能导致不锈钢材料的机械性能下降,甚至导致脆性断裂。
晶间腐蚀的机理还与其他因素有关,例如含有其他腐蚀元素(如硫、硅等)的腐蚀介质、不锈钢材料的微观组织和热处理状况等。
为了避免不锈钢材料的晶间腐蚀,可以采取以下措施:
1. 选择合适的不锈钢材料,避免含有容易析出碳化物的元素;
2. 控制加热和焊接过程中的温度,避免过高的温度导致铬的析出;
3. 采用合适的热处理方法,消除晶界附近的铬耗尽区;
4. 使用合适的腐蚀抑制剂或选择抗晶间腐蚀的不锈钢材料。
不锈钢晶间腐蚀控制措施

不锈钢晶间腐蚀控制措施1 问题的提出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。
这就促使我们去思考:晶间腐蚀是奥氏体不锈钢最常见的腐蚀形式, 那么产生晶间腐蚀的机理是什么? 在什么介质环境下会引起晶间腐蚀?防止和控制晶间腐蚀的主要方法有哪些?奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境焊后是否都要热处理?本文查阅有关的标准、规范,专著,结合生产实际谈谈个人看法。
2 晶间腐蚀的产生机理晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀, 腐蚀沿着金属或合金晶粒边界或它的临近区域发展, 而晶粒腐蚀很轻微,这种腐蚀便称为晶间腐蚀,这种腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱。
严重的晶间腐蚀,可使金属失去强度和延展性,在正常载荷下碎裂。
现代晶间腐蚀理论, 主要有贫铬理论和晶界杂质选择溶解理论。
2. 1 贫铬理论常用的奥氏体不锈钢, 在氧化性或弱氧化性介质中之所以产生晶间腐蚀, 多半是由于加工或使用时受热不当引起的。
所谓受热不当是指钢受热或缓慢冷却通过450~850 ℃温度区, 钢就会对晶间腐蚀产生敏感性。
所以这个温度是奥氏体不锈钢使用的危险温度。
不锈钢材料在出厂时已经固溶处理,所谓固溶处理就是把钢加热至1050~1150 ℃后进行淬火, 目的是获得均相固溶体。
奥氏体钢中含有少量碳, 碳在奥氏体中的固溶度是随温度下降而减小的。
如0Cr18Ni9Ti , 在1100 ℃时, 碳的固溶度约为0. 2 % , 在500~700 ℃时, 约为0.02 %。
所以经固溶处理的钢,碳是过饱和的。
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。
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。
简述奥氏体不锈钢降低晶间腐蚀倾向的措施。

简述奥氏体不锈钢降低晶间腐蚀倾向的措施
奥氏体不锈钢是一种常用的不锈钢材料,具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。
然而,由于碳元素在奥氏体晶粒的晶界处形成铬碳化物,导致晶间腐蚀倾向增大。
为了降低奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向,需要采取以下措施:
1. 控制碳含量:降低奥氏体不锈钢中的碳含量可以有效减少晶界处的铬碳化物。
通常,将碳含量限制在0.03%以下可以显著降低晶间腐蚀倾向。
2. 添加稳定元素:添加稳定元素,如钛、钽或铌,可以与碳元素结合形成稳定的碳化物,减少铬碳化物的形成。
这些稳定元素可以将碳的溶解度降低至晶界处的铬碳化物形成的温度以下,从而抑制晶界的腐蚀倾向。
3. 低温退火处理:低温退火处理可以消除奥氏体不锈钢中的残余应力,并在晶界处重新分布碳和稳定元素,从而减少铬碳化物的形成。
低温退火温度通常在750-850℃之间。
4. 加工变形:通过加工变形,可以使奥氏体不锈钢中的晶粒变细,晶粒边界更均匀。
这样可以减少晶界的铬碳化物形成,从而降低晶间腐蚀倾向。
5. 控制铬含量:在适当的范围内控制奥氏体不锈钢中的铬含量,既可以提高其耐腐蚀性能,又可以减少晶界处的铬碳化物形成和晶间腐蚀倾向。
6. 添加其他合金元素:将其他合金元素添加到奥氏体不锈钢中,如钼、锌和镍等可以减少晶界的铬碳化物形成。
这些合金元素能够抑制晶界的腐蚀倾向,提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能。
降低奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向需要控制碳含量、添加稳定元素、进行低温退火处理、加工变形、控制铬含量以及添加其他合金元素等措施。
这些措施可以有效抑制铬碳化物的形成,提高奥氏体不锈钢的抗腐蚀性能。
晶间腐蚀的原理

晶间腐蚀的原理
在不锈钢中,碳与硫、磷等杂质元素的存在,会导致晶间腐蚀。
在加工和使用过程中,这些杂质会逐渐积聚在不锈钢中,并沿晶间的缝隙向基体中扩散,形成疏松多孔的组织,导致强度下降、脆性增大。
尤其是磷元素,当其浓度达到一定数值时,就会使不锈钢产生“点蚀”。
“点蚀”是一种典型的晶间腐蚀形式。
点蚀是指不锈钢表面出现小孔或凹坑等缺陷的现象。
在金属腐蚀过程中,产生晶间腐蚀的原因主要有以下几种:
1.合金元素的偏析
在金属晶体形成时,由于不同元素在晶体内的分布不同而导致原子序数和电子层数的不同。
合金元素的偏析可以通过化学分析来检测。
例如在不锈钢中加入少量Si、Al、Ca等元素,就会形成第二相沉淀物(Al2CuO4)。
这些第二相沉淀物不溶于水而溶于酸或碱中,当它们溶解于酸或碱中时,就会破坏原不锈钢中所含有的第二相沉淀物而生成新的化合物,这种化合物称为腐蚀产物。
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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。
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究

奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究奥氏体不锈钢是一种优质的不锈钢材料,广泛应用于许多领域,如食品加工、化学工业、医疗器械等。
然而,不锈钢焊接过程中,焊缝处容易出现晶间腐蚀问题,影响焊接质量和使用寿命。
因此,如何有效地控制奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题成为了广大工程技术人员关注的焦点。
1、奥氏体不锈钢焊接中的晶间腐蚀问题奥氏体不锈钢的腐蚀性能主要是由其组织和化学成分决定的。
在焊接过程中,高温和焊接热源会使合金的组织和物理化学性质发生变化,这种变化容易对不锈钢的耐蚀性产生负面影响。
奥氏体不锈钢中碳元素是在铬或镍的作用下形成碳化物的,焊接时高温状态下,部分的碳元素容易与铬、镍等元素结合,形成铬偏析现象。
这些元素的局部缺乏使焊接区域的抗蚀性下降,加速了晶间腐蚀的发生。
另外,焊接产生的热应力和残余应力也会使焊缝处变硬,容易导致晶间腐蚀的产生。
此外,污染物质和未去除的氧化物等也会对焊缝的质量产生负面影响。
2、奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止措施2.1 焊接材料的选择选择合适的焊接材料可以有效地减少奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题。
一般情况下,选用低碳化合物防止铬的偏析是最常用的方法。
同时,在选择填充材料时,应尽量选择合适的焊接材料,例如选用不同系列的不锈钢填充材料,以避免碳元素的偏析问题。
2.2 控制焊接温度和热源为了降低焊接时出现的晶间腐蚀问题,需要合理控制焊接温度和热源。
一般来说,降低焊接时的温度和焊接速度可以减少铬偏析的发生,从而有效地避免晶间腐蚀的产生。
如果必须进行高温焊接,可以采用预热和后热的方法,以减少焊接时的应力。
2.3 消除焊接中产生的应力焊接时要控制焊缝区域的变形和热应力。
一般来说,焊接时可以通过采取暖会降温的方法来控制热变形,改善奥氏体不锈钢的物理性质。
如果焊接区域出现变形,需要进行热处理或加工以减少或消除应力,从而降低晶间腐蚀的产生。
2.4 做好焊接前的清理工作在进行焊接工作之前,一定要将焊接区域彻底清洗干净,并清除所有的污染物质和氧化物。
晶间腐蚀裂纹特征

晶间腐蚀裂纹特征
晶间腐蚀是一种局部破坏现象,表现为不锈钢的晶界优先受到腐蚀破坏。
这种腐蚀现象的特点如下:
1. 裂纹分布:在光学显微镜下观察,晶间腐蚀裂纹由表及里沿晶界扩展。
裂纹通常出现在焊接接头和熔合线处等高温受热区域,也可能出现在介质与不锈钢相接触的整个界面上。
2. 裂纹扩展方向:晶间腐蚀的裂纹扩展方向紊乱,没有一定的规律。
这种腐蚀与所受应力的性质、数值的高低以及应力的方向性等因素联系较小。
3. 腐蚀痕迹信息诊断:晶间腐蚀表面腐蚀产物和腐蚀破坏程度都比较严重。
轻轻敲击遭受腐蚀的不锈钢,听不见清脆的金属声,用力敲击时,材料会碎成小块或粉状。
晶间腐蚀的产生需要两个必要条件:一是晶界物质的组织形态与晶粒尺寸不同;二是特定的环境因素,如电解质腐蚀溶液。
这种腐蚀一般是大面积广泛分布,而其他腐蚀失效类型的裂纹是集中分布。
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不锈钢晶间腐蚀问题晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。
这种腐蚀是在金属(合金)表面无任何变化的情况下,使晶粒间失去结合力,金属强度完全丧失,导致设备突发性破坏。
许多金属(合金)都具有晶间腐蚀倾向。
其中不锈钢、铝合金及含钼的镍基合金晶间腐蚀较为突出。
如有应力存在,由晶间腐蚀转变为沿晶应力腐蚀破坏。
贫化理论认为,晶间腐蚀是由于晶界析出新相,造成晶界附近某一成分的贫乏化。
如奥氏体不锈钢回火过程中(400-800℃)过饱和碳部分或全部以Cr23C6 形式在晶界析出,造成碳化物附近的碳与铬的浓度急剧下降,在晶界上形成贫铬区,贫铬区作为阳极而遭受腐蚀。
对于低碳和超低碳不锈钢来说,不存在碳化物在晶界析出引起贫铬的条件。
但一些实验表明,低碳,甚至超低碳不锈钢,特别是高铬、钼钢,在650-850℃受热时,在强氧化介质中,或其电位处于过钝化区时,也发生晶间腐蚀。
铁素体不锈钢在900℃以上高温区快冷(淬火或空冷)易产生晶间腐蚀。
即使极低碳、氮含量的超纯铁素体不锈钢也难免产生晶间腐蚀。
但在700-800℃重新加热可消除晶间腐蚀。
由此可见,铁素体不锈钢焊后在焊缝金属和熔合线处易产生晶间腐蚀。
18Cr-9Ni 钢在温度高于750℃时,不产生晶间腐蚀,而在600-700℃区间,晶间腐蚀倾向最严重。
当温度低于600℃时,需长时间才能产生晶间腐蚀倾向,温度低于450℃时基本不产生晶间腐蚀倾向。
检验某种钢材是否有晶间腐蚀倾向,一般采用敏化处理工艺。
钢材加热到晶间腐蚀最敏感的,恒温处理一定时间,这种处理工艺称为敏化处理,产生晶间腐蚀最敏感的温度叫敏化温度。
18-8 不锈钢最敏感温度为650-700℃,产生晶间腐蚀倾向所需要的最短时间为1-2小时。
不锈钢中,除了主要成分Cr、Ni、C 外,还含有Mo、Ti、Nb 等合金元素。
它们晶间腐蚀的作用如下:1.碳:奥氏体不锈钢中碳量越高,晶间腐蚀倾向越严重,导致晶间腐蚀碳的临界浓度为0.02%(质量分数)。
2.铬:能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。
当铬含量较高时,允许增加钢中含碳量。
例如,当不锈钢中铬的质量分数从18%提高到22%时,碳的质量分数允许从0.02%增加到0.06%。
3.镍:增加不锈钢晶间腐蚀敏感性。
可能与镍降低碳在奥氏体钢中的溶解度有关。
4.钛、铌:都是强碳化物生成元素,高温时能形成稳定的碳化物TiC 及NbC,减少了碳的回火析出,从而防止了铬的贫化。
防止晶间腐蚀的措施:(1)降低含碳量。
当钢中碳的质量分数在0.03%以下时,即使在700℃较长时间回火也不会产生晶间腐蚀。
(2)加入固定碳的合金元素。
对含Ti、Nb 元素的18-8不锈钢,在高温下使用时,要经过稳定化处理。
即在常规的固溶处理后,还要在850-900℃保温1-4 小时,然后空冷至室温,以充分生成TiC 及NbC。
(3)固溶处理。
固溶处理能使碳化物不析出或少析出。
但对含Ti、Nb 的不锈钢还要进行稳定化处理。
(4)采用双相钢。
采用铁素体和奥氏体双相钢有利于抗晶间腐蚀。
由于铁素体在钢中大多沿奥氏体晶界分布,含铬量又较高,因此,在敏化温度受热时,不产生晶间腐蚀。
蓝点试验法蓝点试验法是检验不锈钢表面酸洗钝化质量的方法,其原理是检测不锈钢表面是否有铁离子污染。
铁离子在不锈钢表面形成原电池,会使不锈钢发生电化学腐蚀。
蓝点检验具体方法是:用1克铁氰化钾K3[Fe(CN6)]加3毫升(65%~85%)硝酸HNO3和100毫升水配制成溶液(宜现用现配)。
然后用滤纸浸渍溶液后,贴附于待测表面或直接将溶液涂、滴于待测表面,30秒内观察显现蓝点情况,有蓝点为不合格,无蓝点为合格。
该试验需待酸洗钝化表面基本干燥后进行。
不锈钢表面钝化膜不完善或有铁离子污染,就会有游离的铁离子存在,那么即可发生如下反应:2Fe+K[Fe(CN6)]=KFe[Fe(CN6)]↓深蓝色+2K蓝点检验法一般应用于不锈钢化工容器制造,这是一种非常严格的检验方法,为使检验通过,必须严格遵守工艺规程,我们建议:1.不锈钢放置要有专用的场地,一定要铺木板或橡胶皮,严禁与碳钢混放;2.各类加工设备,如滚板机、剪板机台等要进行清洗处理,滚轴、压角要涂刷清漆,保证不锈钢不与碳钢直接接触;3.工装夹具采用不锈钢材料或衬垫不锈钢;4.酸洗的钢丝刷要用不锈钢材质钢丝刷;消氢热处理,也称后热处理。
即在焊后将焊件加热到250~350℃,保温2~6小时,目的是使焊缝中的扩散氢加速逸出,大大降低焊缝和热影响区中的氢含量,防止产生冷裂纹。
一般淬硬倾向较大的材料,焊后需要消氢热处理,以免出现冷裂纹。
防止氢腐蚀的途径有:一是降低降低钢中碳的含量,例如采用微碳纯铁,可以完全消除氢腐蚀产生的根源;二是采用抗氢钢,在钢中加入钼、铬、钨、铌、钛等元素,形成稳定的铬、钼等碳化物,使氢与碳不能结合。
我国生产的中温抗氢钢有:15CrMoR、14Cr1MoR等。
顺便说说延迟裂纹和再热裂纹。
1 延迟裂纹1.1 延迟裂纹的定义:焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。
延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷,它不在焊后立即产生,而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。
1.2 有延迟裂纹倾向的材料16MnR、15MnVR(鞍钢研制,现基本不生产了)、15MnNbR、18MnMoNbR(不好购买)、13MnMoNbR(仿制日本的BHW35,是单层厚壁用钢,焊接性能好但价格高)、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。
2 热裂纹2.1 热裂纹定义:焊接过程中在300℃以上高温下产生的裂纹为热裂纹。
热裂纹一般有在稍低于凝固温度下产生的凝固裂纹,也有少数是在凝固温度区发生的裂纹。
2.2 热裂纹产生的原因热裂纹的产生原因是焊接拉应力作用到晶界上的低熔共晶体所造成的。
焊接应力是产生裂纹的外因,低熔共晶体是产生裂纹的内部条件。
焊缝中偏高的S与Fe能形成低熔点共晶体,所以偏高的S是主要因素。
在压力容器焊接中,降低线能量或采用多层焊是防止热裂纹的一种有效方法。
3 再热裂纹3.1 再热裂纹的定义:焊接完成后,焊接接头在一定温度范围内再次加热(消除应力热处理或其它加热过程)而产生的裂纹为再热裂纹。
在消除应力热处理过程中产生的再热裂纹又称消除应力处理裂纹,也叫SR裂纹。
3.2 再热裂纹的产生原因产生再热裂纹的原因有二:一是与钢中所含碳化物形成元素(Cr、Mo、V、Ti及B等)有关。
如珠光体耐热钢中的V元素,会使SR裂纹敏感性显著增加;二是与加热速度和加热时间有关,不同的钢种存在不同的易产生再热裂纹的敏感温度范围。
因此,在制定焊后热处理工艺时,应尽量减少焊件在敏感温度范围内的停留时间。
前者是内在因素,后者是外在成因。
在条件允许的前提下,尽可能加快升温速度,尽快越过再热裂纹敏感区,从而防止产生再热裂纹。
但加热速度过快时,由于容器的表面与内部温差较大,容易产生很大的热应力,可能诱发焊件的变形与开裂。
所以,GB150-1998在10.4.5.1款中对升温速度及焊件的温差等进行了限制和规定。
同理,冷却速度也应控制。
针对不同焊件制定出先进合理、简单易行、能满足要求的热处理制度是制造单位的责任,也体现了其经验和技术水平。
3.3 采用较低升温速度的特殊情况符合以下条件之一的焊件,宜采用较低的升温速度,否则也可能诱发焊件开裂:1)导热性差的焊件;2)形状复杂、厚度比相差悬殊的焊件;3)厚度很大的焊件。
GB150-1998在10.4.5.1款中规定:最小升温速度为50℃/h,焊件进炉时的温度不得高于400℃。
若进炉温度过高,相当于提高了升温速度,使焊件内、外温差过大,在过高温差应力作用下易使焊件产生变形与开裂。
3.4 有再热裂纹倾向的材料15MnVR、15MnNbR、18MnMoNbR、13MnMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。
即一些沉淀强化型高合金钢,该类钢的热处理温度要控制:低了应力释放不了;高了就会裂了。
具体由制造厂通过热处理制度来控制,推荐温度为580℃±20℃。
4 冷裂纹敏感性大的材料一般认为Rm≥450MPa以上的材料都有可能发生冷裂纹。
如耐热钢、马氏体不锈钢、焊接含Ni的低合金钢、异种钢的焊接接头、特殊结构钢和堆焊层等。
应力腐蚀开裂(SCC):是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于烈纹的扩展而互生失效的一种通用术语。
应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌,但它也可能发生于韧性高的材料中。
发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力(不论是残余应力还是外加应力,或者两者兼而有之)和特定的腐蚀介质存在。
型纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。
这个导致应力腐蚀开裂的应力值,要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。
在微观上,穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹,而沿晶界扩图的裂纹称为沿晶裂纹,当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时(此处,承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力),则材料就按正常的裂纹(在韧性材料中,通常是通过显微缺陷的聚合)而断开。
因此,由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面,将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。
碳钢和低合金钢焊制的压力容器最常见的应力腐蚀环境包括:湿H2S环境,液氨环境以及NaOH溶液。
而奥氏体不锈钢压力容器最常见的应力腐蚀是氯离子引起的。
可产生应力腐蚀破坏的金属材料与环境的组合主要有以下几种:1.碳钢和低合金钢:介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等;2.奥氏体不锈钢:氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等;3.含钼奥氏体不锈钢:碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等;4.黄铜:氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等;5.钛:含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等;6.铝:湿硫化氢、海水等减弱应力腐蚀的有效方法就是对设备进行消除应力热处理。
消除应力热处理属于焊接工件被加热到500-650度而后再缓慢冷却的过程。
应力的降低起因于高温下的蠕变,在碳钢中从450度开始出现;在含钼的钢中,从550度开始出现。
温度越高,应力越易于消除。
但是一旦超过钢材的原始回火温度,钢的强度便要降低。
所以消除应力的热处理一定要掌握好温度和时间两个要素,缺一不可。
晶间腐蚀产生的条件是:1)酸性介质,如,工业醋酸、硝酸、盐酸、甲酸等,但气相酸不会产生晶间腐蚀。
2)温度大于50度碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。
奥氏体不锈钢在经400℃~850℃的温度范围内(敏化温度区域)时,会有高铬碳化物(Cr23C6)析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末。
国外材料304是不考虑晶间腐蚀的!防止晶间腐蚀的方法大致有三种:1)固溶化处理;2)降低钢中含碳量(C<=0.08%或C<=0.03%);3)添加稳定碳化物的元素Ti或Nb。