304管由于常温下力学性(xing)能良好,并且耐腐蚀性能优异,因而在各个领(ling)域广泛(fan)使用。但是304管(guan)在(zai)450~850℃使用(yong)过程(cheng)中极易产生晶(jing)间腐(fu)蚀和晶间应力(li)腐蚀(shi),导致工件的(de)失效破坏引发严重事故,造成巨大的经济损失,并严重危(wei)及生产和(he)人身安全。本文就304管晶间腐蚀影响因素及相应措施展开论述。
晶间(jian)腐蚀是由于晶粒和晶界成分不均,在一定腐蚀介质下构成(cheng)自发的微电偶,从而引起的材料局部腐蚀行为。晶间腐蚀是沿着材料的晶界不断扩展的。腐(fu)蚀源于表面,沿晶界网络(luo)向内部扩展和渗透,大大削弱材(cai)料晶粒之间的结合强度,在宏观上表现(xian)为力学性能严重降低。晶间腐蚀发生时不易被发(fa)现(xian),表面上腐蚀部位具有金(jin)属光泽,实际服役(yi)受(shou)力时极易破(po)碎,导致设备瞬间失效,猝(cu)不及防,造成极(ji)大危害。
304管(guan)晶间腐蚀(shi)影(ying)响因素(su)及(ji)相应措施 1.腐蚀介质的影响。腐蚀介质的种类及成分决(jue)定了晶间腐蚀的产生与否,以及腐蚀程度。一(yi)般来说,酸(suan)、碱、氯化物,都会对304管产生比较严重(zhong)的化学腐蚀。而且腐蚀介质的浓度越大,产生的腐蚀(shi)程度就越严重。因而实际应用中,都会在材(cai)料(liao)表面镀一(yi)层耐腐蚀层从而杜绝腐蚀介质和金(jin)属的直(zhi)接接触。
2.温度的(de)影响。奥氏体不锈钢的(de)敏化温度区间为450~850℃,在此敏化温(wen)度范围内会产生Cr23C6,导致晶(jing)间腐蚀能力降低。有效地控制工件的(de)工(gong)作温度低于450℃就不(bu)会在晶界处(chu)产生铬的偏(pian)析,或(huo)者温度高于850℃,晶粒内部铬扩散速度加(jia)快,会使得晶界处有足(zu)够的铬,不会形成(cheng)贫铬区,从而降低腐蚀产生的可能性(xing)。
3.含碳量的影响。不锈钢管晶间腐蚀与碳元素的含量息息相关。当碳含量较低时,碳与铬的(de)结合倾向较(jiao)小。当碳含量高于0.08%wt时(shi),碳的扩散量(liang)会增(zeng)大,此时析出的(de)碳(tan)则会增加,易于在晶界处形(xing)成(cheng)的碳(tan)化铬,从而生(sheng)成了贫铬区域,引起材料(liao)的晶间腐蚀,所以碳含量和晶间腐蚀息息相关,通过控制304管的碳(tan)含量能够有效地抑制晶间腐蚀。
4.合金(jin)元(yuan)素(su)的(de)影响。在不锈(xiu)钢中添加一些强碳化物形(xing)成元素,这样碳就(jiu)不会(hui)优先与铬发生反应,晶间(jian)附(fu)近难以形成贫铬区,抑制晶间腐蚀现象的产(chan)生,从而提高不锈(xiu)钢发生(sheng)晶间腐蚀抗力。一般情况下,在不(bu)锈钢中(zhong)优先(xian)加入钛、铌等合金元素,这些元素不仅可以提(ti)高不锈(xiu)钢的耐晶间腐蚀(shi)性能,而且能够改善(shan)钢的强(qiang)度和韧性,并降低脆性转变温度。
5.热处理工艺的影响。热处理(li)对奥氏体不锈(xiu)钢的(de)抗晶间(jian)腐蚀能力影(ying)响很大(da),合适的(de)热处理工艺可以消除贫铬区、稳定金(jin)属组织。比如固溶处理后(hou)水淬,奥(ao)氏(shi)体组织(zhi)在迅速冷却过程中来不及发生相变(bian),保持了高温的(de)单(dan)相奥氏体组织状态(tai),有利于消除晶间腐蚀。另外,在高温下使用304管(guan)时,加快冷却(que)速(su)度或加热速(su)度,缩短在敏(min)化(hua)温(wen)度范围停留的时间,抑制碳化物的析出,可以防止晶间腐(fu)蚀的(de)产生。
目(mu)前,为避免晶间腐蚀(shi)现(xian)象(xiang)的出现,一般采用的方法为:在合金中(zhong)加入强碳化物形(xing)成元素,如Ti和Nb;采用足(zu)够快的冷却(que)速度,使(shi)构(gou)件快速通过(guo)敏化温度区(qu)间;降低碳含量,减少碳化(hua)铬的析出。但是(shi)这(zhe)些方法(fa)都存(cun)在一定的局限性,不能从根本上(shang)改善304管的晶(jing)间腐蚀性(xing)能。有关晶界结构的研究表明(ming),晶界腐蚀(shi)与晶界结构密切相关,低Σ重(zhong)合位置点阵(zhen)晶界(也称特殊晶界(jie))对滑移、断裂、腐蚀和应力腐蚀有强(qiang)烈的抑制作用,而(er)自由晶界由于(yu)具有高的能量和高的移动性,常(chang)成为裂纹生长的核心和裂(lie)纹扩展的通(tong)道,从而导致晶间腐蚀裂纹和晶间应力腐蚀裂纹(wen)的出现。因此,要从(cong)根本(ben)上防止奥氏体(ti)不锈(xiu)钢(gang)晶(jing)间腐蚀必须从晶界的控制(zhi)和设计入手,通过合理的手段产生(sheng)更多(duo)的特殊晶界从而有效地抑制合金元素(su)在晶界偏析(xi),改善不锈钢的晶间腐蚀性能。