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1999年筝3期
李俊梅
奧氏体不锈钢的晶间腐蚀及保护
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奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及保
7Qf29
李俊梅
r太化集团公司磷吧厂、山呼太原030021)
[摘要]阐述在磷酸、疇复肥生产中常用的奥氏体不锈钢的晶间腐做現象和形成机理,叙述了对品闻腐做的
预汚措施以及各种加工耐晶间篱蝕的响双防抑。通过防护可以延长设都寺命,节约大量用、具有很高的
线他角k,
济价值
z A 3
中分类号』TQ05.9][文献标识码]B[文章编号]1007-6920(199〉03-0073-03
我国不锈钢GB标准中,按组织将其分为五大弱氧化性介质中的耐蚀性,大大改善其工艺性质,并
类型,奥氏体就是其中的一个大类。这种钢是以铬、保证其优良的焊接性能、提高其强度和性特别是
镍为主要合金成分的不锈钢,钢中含铬18%左右、在高温下)
含镍8%~25%,其基本组织为奧氏体,它经热处理
导致不锈钢晶间腐蚀的原因是由于连接晶粒边
不发生相变,在高温及常温下均保持稳定状态。在铬缘的固溶体中铬的贫乏而产生的电化学不均一性。
镍不锈钢中再加入适量的钼、钛、铌等元素更佳。这
当奥氏体不锈钢处于450~850C范围、并保持
类奥氏体不锈钢具有很强的耐蚀性、良好的塑性、足够的时间后,晶粒边缘的磯首先与边缘区域的Fe
校强的耐磨性、良好的焊接性能以及较高的抗冷作-Cr-Ni固溶体中的铬生成Cr,C:和CrC:(因为铬
硬化能力。在磷酸、磷复肥、重钙生产中,这类不锈钢比铁、镍倾向于生成碳化物)沉积在奥氏体晶界上,
被广泛用作非标设备以及泵类和管路、管件的制造使晶粒间固溶体中的铬浓度降低。随着固溶体中铬
材料。在磷酸、磷复肥生产裝置中,常用的这类奥氏的含量变化,其电极电位会有相应变化,在間溶体中
体不锈钢有:1Cr18Ni2Mo2Ti、0Crl8Ni12Mo2Ti、靠近晶粒边缘处当铬质量分数降低到小于12%时,
1Crl8Ni2Mo3Ti、Crl8NiI2Mo3Ti、Cr17Nil2对许多电解质来说,这一区域已处在活化状态。在形
Mo2、00Cr2N125Mo4.5Cu等
成的电偶中,较小面积的阳极区域将促使该区域遭
奧氏体不锈钢虽然具有很强的耐腐蚀性和良好受到非鷺强烈的腐蚀破坏。
的耐磨性,但长时间处于某一温度范围时仍会发生
当然,奧氏体不锈钢晶粒边缘生成碳化铬而使
晶腐蚀。设备发生晶间腐蚀时·通常金属外形无任铬浓度降低并不是导致晶饲腐蚀的唯一原固。在许
何变化,但结构零件的机械性能急剧降低,以至突然多情况下,沿着晶粒边缘析出某一种含铬高的其它
破坏。当然,采取一定的措施,奥氏体不锈钢的晶间相,首先是a相,也能引起晶间腐独的发生
腐蚀是可以减缓甚至避免的。
奧氏体不锈钢的晶间腐蚀是沿着金属晶粒的边
晶同腐蚀的形成
缘进行的,这类腐蚀损坏具有很大的危险性,它可以
奥氏体不锈钢的主要合金成分为铬和镍
在外形无大变化的情况下很快将设备或杋件损坏,
铬不仅可以提高金属的耐腐蚀性能、而且能提必颏引起重视。
高金属抗高温氧化能力。含铬不锈钢在氧化性介质2晶间腐蚀的预防措施
中,表面能形成一层致密的氧化膜Cr2O3,从而防止
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀危害非常大,它在
金属基体的破坏
定的外界和内部因素联合情祝下发生,这些因素就
锞是扩大奥氏体区域的元素,通常用来形成并是金属的化学组成,金相组织及府蚀介质的特性。采
稳定奥氏体组织?添加适量的镍对在钝化介质中的用以下措施可以减甚至避免
耐蚀性影响不大,但显著提高这类钢在非氧化性和
2.1降低钢的含碳
晶间腐蚀与碳化物的析出有关,降低钢中的含
收日期]1998-05-02
に作者简介李便梅?34,助理工程師
碳量是防止.奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的有效途
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衵氏体组织保持下来的目的提高抗晶间腐蚀能
为了防止不锈钢产生晶间腐蚀,特别是防止不力
缛钢焊縫有刀口腐蚀的危险,可使用超低碳不锈钢3.1,2退火处理
如QCCr18Ni10、0Cr17Ni13Mo2等。超低碳不锈钢
退火处理印稳定化处理、是指含钛、铌的奥氏体
经150~1150C淬火后?不产生晶间腐蚀,焊后不不锈钢经固溶处理后,再在850~900C《(略小于磯
出现刀口腐蚀
化络重新溶解的温度〕保持足够的时间(1~4h),然
2.2濟火
后空衿的处理办法。固溶处理时,部分溶于固溶体中
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是将钢维持在温度为的钛能有足够的时间析出,与碳形成碳化钛,因而涨
450~850C之间す会发生,而淬火使温度迅速下降结了碳,在随后650C敏化区域加热时,可避免形成
到450C以下,且钢的含碳量又较低,热处理后碳将碳化铭、而且,由于从奥氏体中除去了钛而使其稳定
保持在固溶体中,可避免晶间腐蚀现象的发生
性增加,减少了奥氏体发生相变的可能,可防止以后
经淬火处理,奥氏体不锈钢可以使用在强烈的在长期加热状态时的晶间腐蚀。
晶间腐蚀介质中
3.2接
2、3维持钢在750~900C盈度下回火一定时问
化工生产中采用的不锈钢非标设备、大部分是
奥氏体不锈钢在750~900C温度下回火一定焊接而成的。奥氏体不锈钢虽然具有非常好的焊接
时间,铬的浓度将沿着晶粒的截面均匀化,同时碳化性能、但焊接易产生刀口腐蚀一一晶问腐蚀的变种
物本身凝聚和变粗大,磯化物的析出主要在晶粒内
焊接中,由于将奥氏体不锈钢加热到高于
发生,可少晶腐蚀倾向。
1300C,在奥氏体中铌或钛的碳化物溶解及随后沿
2.4添加合全元素
奥氏体晶界碳化铬的析出,将促使晶界区域发生贫
奥氏体不锈钢还可以采用合理加合金元素的铬、刀门腐蚀就出现在焊缝缓慢冷却时或靠近埠缝
方法减少晶间腐蚀现象的发生。
区2次加热至450~850℃的敏化温度区域。
加入钛、或钽。这些元素碳衛较强的亲和
奧氏体不锈钢设备的机械强度、使用期限等,与
力.在含量足够高时可以防止磯化铬沉积,不会发生焊缝及邻近区城的焊接质量有关。若焊缝接头有缺
铬的局部贫乏导致晶间腐蚀。
陷,则易引起品间腐蚀。在腐蚀介质和应力作用下,
若加入钼,在一定条件下可产生部分分散的a晶间腐蚀后产生裂纹引起极大的应力集中,容器的
相,成为复相钢,能提高其抗晶间腐蚀的能力。
破坏是脆性破坏,破坏之前没有变形、因此.焊接质
3各种加工工艺的影响及保护措施
量是非常重要的。
热处理、焊接、铸造、冷热作成型、机被加等对
防止焊缝晶间腐蚀的方法:①焊缝接头进行稳
奧氏体钢的耐晶间衡蚀性能有很大影响,现分述如定化退火处理。②采用超低碳或含妮的焊条。③采
用双向爆条,即增加奥氏体不锈钢焊缝金属的銘含
3.1热处理
量至21%或稍高,或加入其它铁素体形成元素。①
热处理对奥氏体钢的抗晶间腐蚀能力影响很焊缝接触介质的一面最后施焊。@快速焊接?避免焊
大,热处理柷范选择不正确或操作不当,将会造成严接接头过热,并防止焊缝增碳。焊后快速浛却,待每
重占果
层完全冷却后再焊接下一层。
淬火处理
3.3铸遗
奧氏体钢加热到450~850C缓慢冷