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316L不锈钢冷凝管腐蚀失效分析
陈彪,王艺
云南协和检测有限公司,云南昆明650233:2.昆明中铁大型养路机械集团有限公司,云南昆明650215
The erosion failure analysis of 316L stainless steel condenser pipe
CHEN Biao. WANG Yi2
(1. Yunnan Provincial Detection Center of the Boiler Pressure Vessel of Chemical Industry, Kunming
Yunnan 650233, China; 2. China Railway Large Maintenance Machinery Co, Ltd, Kunming Yunnan 650215, China
中图分类号:TG172文献标识码:B文章编号:02546051(2008)050107-02
用316L不锈钢钢管作为冷凝管在800℃左右礫1.2金相检验
酸盐液中工作近半年后,发现钢管表面严重腐蚀,为找
在失效的冷凝管上取金相試样进行夹杂物检查,
出失效原因,对其进行了宏观分析、化学分析、金相分根据GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定
析和扫描电镜分析。
方法》,检测夹杂物级别为A0.5、B0、0、D0.5,结果表
1检测结果与分析
明失效冷凝管非金属夹杂物级别不高。用光学金相显
1.1宏观形貌
微镜和XL3 OESEM-TMP扫描电镜对试样进行观察,其
图1为冷凝管腐蚀的宏观形貌。由图1可见,冷凝组织为奥氏体组织,且晶粒较细(见图2),未发现异常
管表面和及横截面可清晰看到较为严重的腐蚀状况。现象;虽在冷凝管表面产生腐蚀,但在腐蚀凹深处发现
裂纹,大部分裂纹为沿晶裂纹,有少许为穿晶裂纹(见
作者简介:陈鹿彪(1968-)男,云南昆明人,高级工程师,图3),对裂纹进行了电子扫描分析,裂纹主要沿晶界
主要从事压力容器检测及理化分析工作。联系电话:呈现,少许为穿晶态,边缘有多处裂纹,长度达862um
13769165033
见图4);腐蚀严重处已经出现空洞,见图5。根据
收稿日期:2007-12-20
CB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》,测定
技术要求及质量检査
5结语
20 Crmnmo钢活塞的技术要求及质量检査见表2。
从上面分析可知冲击活塞的失效形式主要包括工
表220 Crmnmo钢活塞的技术要求及质量检查
Table 2 The technological requirements and quality inspection of the 20CRMNMO steel piston
工序项目
技术要求
检验方法
锻造正火、硬度
≤217HB
用布氏硬度计抽检
金相组织
珠光体+铁素体,晶粒度5-6级
用金相显微镜定期检查
要、色过断+析に-05过《化感速,井正大处用人政能
渗层表面
碳浓度
0.85%-1.05%C
用试棒儆剥层分析,每层约0.10-0.20mm;
可定期用标准试块或金相图片比较
正火硬度
不得有明显的滲碳体网
用金相显徵镜定期检查
表面:58~63HRC
硬度
硬度计抽檢10%~15%其余用锉刀检验
淬火-回火
心部:38~45HRC
检查部位;表面为冲击端面,心部在与过渡区相距2~3mm处
表面:马氏体(≤3级)+粒状碳化物
显微组织
心部;马氏体+贝氏体
用金相显微镜检査
作表面划伤、折断、工作端部凹陷及其周边发生裂纹、的内在原因,通过大量的调査发现,渗碳处理的低合金
工作端部崩裂、微量变形和油封不起作用等。冲击活钢活塞因冲击凹陷、裂纹、崩裂而失效的占多数。钢材
塞工作表面划伤的原因是表面硬度低、液压油内混入质量差,热处理不好,使用一段时间后,也会产生微量
杂质、杆导向套(上、下衬套)间隙过大等;活塞折断变形。此外,还介绍了典型材料制造冲击活塞的工艺
的原因是活塞材料在锻造或热处理中,产生裂纹,该裂路线和热加工工艺路线,并给出了用20 Crmnmo钢制
纹在交变应力的作用下,使裂纹扩大,直至折断;渗碳造的活塞热处理常见缺陷、防止方法和技术要求及质
处理的低合金钢活塞是产生冲击端面凹陷、裂纹崩裂量检査等。可供广大读者参考。
金属热处理》2008年第33卷第5期
万方数据
材料的晶粒度为7级。
1.3化学成分
检测冷凝管材料的化学成分(质量分数,%)为
0.014~0.020C、0.225i、0.91~1.38Mn、16.48
SEN 9 L MACOLHE AA
图4冷凝管边缘裂纹
Fig 4 The crack of the condenser pipe edge
图5冷凝管腐蚀空洞
Fig. 5 The eroded cavity of the condenser pip
图1冷凝管表面(a)和截面(b)腐蚀的宏观形貌
7.78Cr、11.87~13.12Ni、2.04~2.25Mo、0.026
Fig 1 Macromorphology of the surface(a)and
0.042P0.003S,余量Fe,结果表明,失效冷凝管材料
the cross-section(b) of the eroded condenser pipe
化学成分符合316L不锈钢的要求。对腐蚀产物的能
谱分析结果证明其主要成分为磷化物。
2分析与讨论
从样品的化学成分、显微组织检验结果可见,该不
锈钢管的化学成分、显微组织均符合相关标准,腐蚀裂
纹均由表面至管内,腐蚀产物为磷化物,疑其在高温、
磷酸盐的环境下首先出现沿晶界腐蚀,继而又产生穿
晶裂纹和腐蚀空泂,从而导致冷凝管的腐蚀失效。
3建议
图2冷凝管显微组织
316L不锈钢是一种耐高温、耐腐蚀的不锈钢,但
Fig. 2 Microstructure of condenser pipe
其在800℃左右磷酸盐液环境中,出现较为严重的腐
蚀,其耐腐蚀性已不能满足工艺设计的需求,而且一旦
出现冷凝水泄漏,务必会导致强烈的爆炸,其后果不堪
设想;而316L不锈钢是一种耐高温、耐腐蚀的钢种,
在目前状况下欲寻找其它替代材料也较为困难,所以
建议改变其冷凝形式,不宜再采用316L不锈钢作为
冷凝管。
参考文献
[1]李炯辉,等.钢铁材料金相图谱[J].上海:上海科学技术
出版社,1981.
图3冷凝管裂纹形貌
2]不锈钢换热器板片泄漏原因分析[].理化检验-物理分
Fig 3 The crack morphology of the condenser pipe
册,200041(5):255-257
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《金属热处理》2008年第33卷第5期
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