不锈钢晶间腐蚀控制措施
不锈钢晶间腐蚀问题
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）。
不锈钢晶间腐蚀标准
不锈钢晶间腐蚀标准
不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于化工、石油、医疗、食品等领域。
然而，不锈钢在某些条件下仍然会发生晶间腐蚀现象，导致材料性能下降，甚至失效。
因此，制定不锈钢晶间腐蚀标准对于保障材料质量和使用安全至关重要。
不锈钢晶间腐蚀是指在高温、高压、强腐蚀性介质等条件下，不锈钢晶界处发生的腐蚀现象。
这种腐蚀形式主要是由于不锈钢中的铬元素在高温下与碳、氧等元素结合形成了Cr23C6等化合物，使得晶界处的铬元素被耗尽，形成了铬元素贫乏区域，从而导致晶间腐蚀的发生。
为了防止不锈钢晶间腐蚀的发生，国际上制定了一系列的标准和规范。
其中，最为重要的是美国ASTM标准和欧洲EN标准。
这些标准主要包括以下几个方面：
1.化学成分要求：不锈钢中的铬含量应不少于10.5%，同时还应含有足够的钼、钛、铌等元素，以提高不锈钢的耐腐蚀性能。
2.热处理要求：不锈钢在热处理过程中应控制好温度和时间，避免晶界处的铬元素被耗尽。
3.检测方法：采用金相显微镜、电子显微镜、X射线衍射等方法对不锈钢进行检测，以判断是否存在晶间腐蚀现象。
4.应用范围：不同的不锈钢材料适用于不同的工作环境，应根据具体情况选择合适的材料。
不锈钢晶间腐蚀标准的制定和执行对于保障不锈钢材料的质量和使用安全至关重要。
只有严格按照标准要求进行生产、检测和应用，才能有效地预防不锈钢晶间腐蚀的发生，确保不锈钢材料的长期稳定使用。
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。
不锈钢焊缝腐蚀原因及处理方案
不锈钢焊缝腐蚀原因及处理方案
不锈钢焊缝腐蚀是指在不锈钢焊接过程中，焊缝处出现的腐蚀现象。
这种腐蚀会导致不锈钢焊接件的使用寿命缩短，甚至出现安全隐患。
不锈钢焊缝腐蚀的原因主要有以下几点：
1. 焊接时产生的气孔、夹杂物和氧化皮等缺陷会破坏不锈钢的保护膜，从而形成腐蚀点。
2. 不锈钢焊接时，由于热影响区的晶粒尺寸增大，导致晶间腐蚀的发生。
3. 在高温高压环境下，不锈钢焊缝处容易发生应力腐蚀开裂。
针对不锈钢焊缝腐蚀问题，可以采取以下的处理方案：
1. 选择优质的不锈钢焊接材料，并严格控制焊接工艺，避免在焊接过程中产生缺陷。
2. 在不锈钢焊接过程中，采用合适的保护气体，减少氧化皮的产生，从而提高不锈钢的耐腐蚀性能。
3. 针对晶间腐蚀问题，可以采用焊缝后热处理的方法，使晶粒尺寸重新变小，降低晶间腐蚀的发生。
4. 针对应力腐蚀开裂问题，可以通过降低焊接件的应力水平来减少应力腐蚀开裂的风险。
总之，要想有效解决不锈钢焊缝腐蚀问题，必须从材料、工艺和环境等多个方面进行综合考虑，采取相应的措施来降低腐蚀的风险，提高不锈钢焊接件的使用寿命。
- 1 -。
晶间腐蚀
不锈钢产品晶间腐蚀的危害和防止措施自然界的腐蚀无处不在，腐蚀给人类带来的危害和损失远远的超过了火灾、水灾和地震等自然灾害的总合，它可以在不知不觉中毁掉你能看到的东西，腐蚀造成损失是非常巨大的，而由于腐蚀引起的突发恶性事故，不仅仅带来巨大经济损失，而往往会引发火灾、中毒、爆炸、人身伤亡等灾祸，造成严重的社会后果，应引起我们的高度重视。
据资料统计在石油化工设备腐蚀失效设备中，我国每年因金属腐蚀造成的损失至少200亿，晶间腐蚀占了9%左右。
1.晶间腐蚀的特征：晶间腐蚀与一般的腐蚀不同，它不是从金属外表面开始，而是集中发生在金属的晶界区，沿着金属晶界向内部扩展。
这种腐蚀使得金属在外表面看不出任何迹象的情况下，完全丧失其力学性能，危害极大。
已晶间腐蚀的不锈钢产品，表面看起来还是很光亮的，但是内部已经损坏，严重时已失去金属的声音，在外表面轻轻的敲击就会破碎成细粒。
用显微镜观察，发现晶界已成网状，晶界区因腐蚀已造破坏，这时晶粒已接近分离状态，稍受外力作用即发生晶界断裂，成为粉末，造成设备破坏和人员伤亡。
晶间腐蚀隐蔽性强是突发事故，危害巨大。
2.晶间腐蚀原因：2.1介质：引起A氏体不锈钢晶间腐蚀的介质主要酸性介质，如工业醋酸、硫酸、硝酸、草酸、盐酸等，在强氧化性介质中，随着不锈钢中Cr含量的减少，出现晶界贫Cr,因此晶界的腐蚀速度远远大于晶粒本体的腐蚀速度。
2.2不锈钢是否产生晶间腐蚀以及腐蚀的程度取决于产品的受热过程，不锈钢在450°C~850°C范围内加热，有产生晶间腐蚀的倾向，其中在650°C~750°C范围内加热对晶间腐蚀最为敏感，此温度称为“敏化温度”，在敏化温度下产生的晶间腐蚀倾向的时间最短，加热时间越长，晶间腐蚀的倾向越大。
2.3晶界合金元素的贫Cr化是产生晶间腐蚀的主要原因，不锈钢在450°C~850°C范围内，Cr的碳化物主要在晶间析出，这种碳化物中Cr的含量远高于基体中的含Cr量，势必引起临近区域Cr 的集聚和扩散，从而形成贫Cr区（Cr<12%），贫Cr区不能抵抗某些介质的腐蚀，就形成晶间腐蚀。
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。
不锈钢腐蚀原因及预防措施详解
不锈钢腐蚀原因及预防措施详解一、不锈钢引起点蚀的因素及防止措施不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形成看不见的氧化膜，使其成为是钝态的。
该钝化膜的形成是由于钢暴露在大气中时与氧反应，或者是由于与其他含氧的环境接触的结果。
如果钝化膜被破坏，不锈钢就将继续腐蚀下去。
在很多情况下，钝化膜仅仅在金属表面和局部地方被破坏，腐蚀的作用在于形成细小的孔或凹坑，在材料表面产生无规律分布的小坑状腐蚀。
出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子，不锈钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜的局部破坏，保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环境，但正好这也是出现点蚀的条件。
产生点蚀的介质是在C1-、Br-、I-、ClO4-溶液中存在Fe3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或者含有H2O2、O2等的Na+、Ca2+碱和碱土金属离子的氯化物溶液。
点蚀速率随温度升高而增加。
例如在浓度为4%-10%氯化钠的溶液中，在90℃时达到点蚀造成的重量损失最大；对于更稀的溶液，最大值出现在较高的温度。
防止点蚀的方法：（1）避免卤素离子集中。
（2）保证氧或氧化性溶液的均匀性，搅拌溶液和避免有液体不流动的小块区域。
（3）或者提高氧的浓度，或者去除氧。
（4）增加pH值。
与中性或酸性氯化物相比，明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少，或者完全没有（氢氧离子起防腐蚀剂的作用）。
（5）在尽可能低的温度下工作。
（6）在腐蚀性介质中加入钝化剂。
低浓度的硝酸盐或铬酸盐在很多介质中是有效的（抑制离子优先吸咐在金属表面上，因此防止了氯化物离子吸咐而造成腐蚀）。
（7）采用阴极防腐。
有证据表明，用与低碳钢、铝或锌电隅合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。
含钼2%-4%的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。
使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或一般腐蚀，腐蚀介质例如氢化钠溶液、海水、亚硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。
二、不锈钢的晶间腐蚀及预防措施含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。
不锈钢晶间腐蚀敏化处理温度和保温时间
不锈钢晶间腐蚀敏化处理温度和保温时间不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的金属材料，但在某些环境条件下，仍然会发生晶间腐蚀。
为了提高不锈钢的抗腐蚀性能，可以进行敏化处理。
敏化处理是通过控制温度和保温时间，使不锈钢中的铬元素与碳结合，生成Cr23C6，从而阻止晶间腐蚀的发生。
敏化处理温度是影响不锈钢晶间腐蚀敏化效果的重要因素之一。
通常情况下，不锈钢的敏化处理温度在550℃至850℃之间。
较低的温度会导致敏化效果不明显，而较高的温度则可能引起过烧，对不锈钢的性能产生不利影响。
因此，选择适当的敏化处理温度非常重要。
一般来说，常用的敏化处理温度为650℃至750℃。
保温时间是另一个影响敏化处理效果的重要因素。
保温时间的长短会直接影响到晶间腐蚀的防护效果。
一般情况下，保温时间在30分钟至2小时之间。
如果保温时间过短，不锈钢中的铬元素与碳结合不完全，晶间腐蚀的风险仍然存在；如果保温时间过长，不锈钢可能会发生过烧，使材料的性能下降。
因此，合理控制保温时间对于不锈钢的敏化处理非常重要。
在进行不锈钢晶间腐蚀敏化处理时，还需要注意一些其他因素。
首先，处理前要对不锈钢进行充分的清洗和脱脂，以确保表面没有污染物。
其次，要选择合适的处理设备和工艺，确保温度和时间的准确控制。
此外，还需要对处理后的不锈钢进行充分的冷却，以避免过烧和变形。
不锈钢晶间腐蚀敏化处理温度和保温时间的选择是一个综合考虑的问题，需要根据具体的材料和要求来确定。
不同的不锈钢材料可能存在差异，因此需要根据具体情况来确定最佳的处理参数。
同时，还需要进行实验验证，以确保敏化处理的效果符合要求。
不锈钢晶间腐蚀敏化处理温度和保温时间是影响敏化效果的重要因素。
合理选择温度和时间可以提高不锈钢的抗腐蚀性能，从而延长材料的使用寿命。
在实际应用中，需要根据具体情况进行选择，并进行充分的实验验证，以确保处理效果的可靠性和稳定性。
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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。
( 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。
2. 2 晶界杂质选择溶解理论在生产实践中, 我们还了解到奥氏体不锈钢在强氧化性介质(如浓硝酸) 中也能产生晶间腐蚀, 但腐蚀情况和在氧化性或弱氧化性介质中的情况不同。
通常发生在经过固溶处理的钢上,经过敏化处理的钢一般不发生。
当固溶体中含有磷这种杂质达100ppm时或硅杂质为1000 - 2000ppm 时, 它们便会偏析在晶界上。
这些杂质在强氧化性介质作用下便发生溶解, 导致晶间腐蚀。
而钢经敏化处理时, 由于碳可以和磷生成(MP) 23C6 , 或由于碳的首先偏析限制了磷向晶界扩散, 这两种情况都会免除或减轻杂质在晶界的偏析, 就消除或减弱了钢对晶间腐蚀的敏感性。
上述两种解释晶间腐蚀机理的理论各自适用于一定合金的组织状态和一定的介质, 不是互相排斥而是互相补充的。
生产实践中最常见的不锈钢的晶间腐蚀多数是在弱氧化性或氧化性介质中发生的，因而绝大多数的腐蚀实例都可以用贫铬理论来解释。
3 引起晶间腐蚀的的介质环境引起常用奥氏体不锈钢晶间腐蚀的介质, 主要有两类。
一类是氧化性或弱氧化性介质,一类是强氧化性介质,如浓硝酸等。
常见的是第一类,下面列出常见引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的介质环境。
3. 1 常见引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀介质在G. A. Nelson 编制的“腐蚀数据图表”中列出了常见的引起奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的介质:醋酸,醋酸+ 水杨酸,硝酸铵,硫酸铵,铬酸,硫酸铜,脂肪酸,甲酸,硫酸铁,氢氟酸+硫酸铁,乳酸,硝酸,硝酸+ 盐酸,草酸,磷酸,海水,盐雾,硫酸氢钠,次氯酸钠,二氧化硫(湿) ,硫酸,硫酸+硫酸铜,硫酸+硫酸亚铁, 硫酸+ 甲醇, 硫酸+ 硝酸, 亚硫酸, 酞酸, 氢氧化钠+硫化钠。
3. 2 晶间腐蚀倾向性试验奥氏体不锈钢使用于可能引起晶间腐蚀的环境时,应按GB4334. 1～GB4334《不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行晶间腐蚀倾向性试验。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向试验方法的选用及其合格要求应符合下列规定:(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/ m2 •h (或相当于0. 6mm/a) 。
试样状态可为使用状态或敏化状态。
(2) 铬镍奥氏体不锈钢( 如0Cr18Ni10Ti , 0Cr18Ni9 , 00Cr19Ni10 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. 2《不锈钢硫酸—硫酸铁腐蚀试验方法》,平均腐蚀率应不大于1. 1g/ m2 •h 。
(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/m2 •h 。
(4) 介质有特殊要求时,可进行上述规定以外的晶间腐蚀试验,并规定相应的合格要求。
4 防止和控制晶间腐蚀的措施根据腐蚀机理, 防止和控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施有以下几种:(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。
(2) 稳定化不锈钢选用钢中含钛和铌的不锈钢, (即我们常说的稳定化不锈钢) , 冶炼钢材时加入一定量的钛和铌两种成分, 它们和碳的亲和力大, 使钢中形成TiC 或NbC , 而且TiC 或NbC 的固溶度又比( Fe 、Cr) 23C6 小得多,在固溶温度下几乎不溶于奥氏体中。
这样,虽然经过敏化温度时, ( Fe 、Cr) 23C6不致于大量在晶界上析出, 在很大程度上消除了奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的倾向。
如1Cr18Ni9Ti 、1Cr18Ni9Nb 等钢, 可在500～700 ℃范围内工作, 不会有晶间腐蚀倾向。
(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。
(4) 选用正确的焊接方法焊接时,如果操作不熟练或焊接材料过厚, 焊接时间越长则停留在敏化温度区的机会愈多, 结果使焊缝两侧的母材产生对晶间腐蚀的敏感性。
为了减轻焊接接头的敏感性,焊接中应尽量减小线能量的输入。
一般氩弧焊要比电弧焊的输入线能量低, 因而焊接和焊补应当采用氩弧焊。
对于焊接件应选用超低碳不锈钢或含Ti 、Nb稳定化元素的不锈钢, 对于焊条应选用超低碳焊条或含Nb 的焊条。
采用氩弧焊焊接时,为避免焊接接头过热, 操作要快, 焊后要快速冷却, 尽量减少焊缝两侧母材在敏化温度范围停留的时间。
5 焊缝区不一定都强调焊后热处理，一般固溶处理要在1100～1150 ℃范围内保温一定时间后急冷, 三分钟内要完成925～540 ℃温度范围的冷却, 在继续快冷到425 ℃以下; 稳定化处理要在850～880 ℃温度范围内保温几小时后空冷。
预期的焊后热处理效果, 同热处理全过程的各个关键工艺参数(如进炉温度、升温速度、升温过程中工件各部位的温差、炉内气氛、保温时间、保温过程中各部位的温差、降温速度、出炉温度等) 紧密相连。
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) 。
如果要求对整台管壳式换热器焊缝区焊后固溶或稳定化处理, 上述的关键工艺参数根本得不到控制,更谈不上保证焊后热处理质量。
即便处理也往往弄巧成拙, 不仅焊缝组织结构未能得到改善, 母材组织结构反而遭到不应有的恶化。
因此,即使用于晶间腐蚀环境的奥氏体不锈钢制的化工容器,90 %以上仍为焊后态使用,而不是焊后热处理态使用。
6 一点看法铬镍奥氏体不锈钢是最常用的抗腐蚀材料, 而晶间腐蚀是铬镍奥氏体不锈钢容器最常见的失效形式。
晶间腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱,严重时可使机械强度完全丧失。
遭受这种腐蚀的不锈钢,表面看来还很光亮,但经不起轻轻敲击便破碎成细粒。
由于晶间腐蚀不易检查, 所以, 造成设备的突然破坏,它的危害性很大,应引起我们足够的重视。
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。
对用于抗晶间腐蚀的铬镍奥氏体不锈钢制容器焊缝区是否作固溶处理或稳定化处理, 不能简单的一概而论, 应具体分析容器的结构形状, 分析是否能保证热处理的效果, 否则即使我们提出了焊后热处理的要求, 但往往会事与愿违, 不仅达不应有的效果,反而会影响母材的组织结构。
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。