压力容器定期检验中铁素体含量检测的探讨.pdf

《压力容器定期检验中铁素体含量检测的探讨.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第10期-57-压力容器定期检验中铁素体含量检测的探讨熊诗昊（武汉市锅炉压力容器检验研究所，湖北武汉430040）[摘要]铁素体含量检测多用于不锈钢材质的压力容器在用检验中，而《压力容器定期检验规则》及相关规程标准，乃至相关释义中，并未明确说明铁素体含量的具体检测方式和检测意义。本文就铁素体含量对奥氏体不锈钢和双相不锈钢制压力容器的影响和检测意义进行探讨。[关键词]压力容器；定期检验；铁素体；奥氏体；双相不锈钢；探讨1奥氏体不锈钢制压力容器中的铁素体元素。由铁碳合金相图（图1）可看出，当温度从奥氏体不锈钢

2、材质的压力容器由于具有良好727℃上方降至室温时，原面心立方晶格奥氏体向的耐热性、耐蚀性、低温韧性和可焊性，被广泛体心立方的铁素体或马氏体组织转变。用于石油化工、医疗器械、食品加工、工业生产加入Ni等奥氏体形成元素后，当金属由完运输等领域。全奥氏体化温度降到常温时，奥氏体仍保持在较奥氏体不锈钢相主要由奥氏体相和铁素体相稳定的状态，形成常温下稳定的奥氏体组织。这组成。奥氏体相为碳溶于γ铁中的固溶体，其中样，在高温加入奥氏体形成元素，并不足以将高γ铁是面心立方晶格，奥氏体溶碳能力较大，最温奥氏体完全转化为常温

3、下的奥氏体组织，从而大可达到2.11%，本身不具有铁磁性。铁素体是形成一部分铁素体残留，形成奥氏体—铁素体复碳溶于α铁中的固溶体，体心立方晶格，溶碳能相（见图2）。力极差，铁素体本身具有强度、硬度都不高的特点，但具有良好的塑性和韧性，并且表现出铁磁性。1.1铁素体在奥氏体不锈钢母材中的形成机理铁素体在奥氏体不锈钢中的形成主要取决于奥氏体不锈钢材中的合金元素。普遍而言，奥氏体不锈钢中含量超过12%的Cr是典型的铁素体形成图2典型奥氏体不锈钢组织1.2铁素体在奥氏体不锈钢制压力容器焊缝中的形成机理奥氏体不锈钢

4、焊缝金属凝固过程中，根据作者简介：熊诗昊（1988—），男，湖北武汉人，伦敦大学学院硕士研究生，武汉市锅炉压力容器检验研究所工程师。图1铁碳合金相图石油和化工设备-58-故障诊断2016年第19卷奥氏体不锈钢中合金元素（主要是Cr、Ni）成分道，破坏了奥氏体柱状晶单一生长方向，使贫的不同，其结晶模式可分为：先δ铁素体模式、铬区难以连续产生，降低了铬的碳化物沉淀的可先奥氏体模式和全奥氏体模式。而具体结晶模能性，从而提高了焊缝抗晶间腐蚀、应力腐蚀能式取决于焊缝金属铬当量与镍当量之比，即Creq/力。[1]Ni

5、eq。其中：1.3.3改善力学性能铬当量Creq=Cr%+1.37Mo%+1.5Si%+2Nb%+3T将奥氏体不锈钢中的铁素体控制在一定范围i%内，可改善钢材的力学性能及加工性能。镍当量Nieq=Ni%+0.31Mn%+22C%+14.2N%+1.3.4σ相脆化Cu%铁素体对奥氏体不锈钢的影响具有两面性。①Creq/Nieq＜1.14时，结晶模式为全奥氏体模当铁素体在焊缝金属含量超过15%时，焊缝金属在式；400~550℃温度区间会析出脆性的σ相，主要由铁②1.47＞Creq/Nieq＞1.14时，结晶模

6、式为先奥素体转变而成。σ相的产生，会导致整个焊接接氏体模式；头脆化，塑性和韧性显著下降。③Creq/Nieq＞1.47时，结晶模式为先δ铁素体2双相不锈钢中的铁素体模式。在用设备检验工作中，发现传统奥氏体不1.3铁素体在奥氏体不锈钢制压力容器中的作用锈钢在恶劣的工况下，常会出现晶间腐蚀、点腐1.3.1抗热裂纹蚀、应力腐蚀、间隙腐蚀等腐蚀破坏。随着材料奥氏体不锈钢制压力容器的热裂纹，又称为科技的发展，双相不锈钢逐渐被引入压力容器制结晶裂纹，产生于焊缝金属凝固末期，敏感温度造领域，且应用越来越广泛。区大致位于

7、固相线附近的高温区，是焊缝金属凝双相不锈钢是在传统18-8型奥氏体不锈钢基础固过程中，结晶偏析使杂质生成低熔点共晶物富上，提高Cr元素或其他铁素体形成元素的含量，集于晶界附近，形成类似液态薄膜，在脆性温度形成了明显的铁素体奥氏体双相组织（见图3）。区间时，该部位强度极小，受到焊缝凝固时的收这种双相组织，使得双相不锈钢兼有铁素体钢和缩拉应力，而奥氏体不锈钢具有导热系数小、线奥氏体不锈钢的特性：具有良好的抗腐蚀能力；膨胀系数大的特点，该处开始开裂，逐渐形成裂优良的抗腐蚀疲劳能力；良好的焊接性和加工纹。性；较低

8、的线热膨胀系数；低热裂纹倾向；较高当焊缝中有铁素体组织占3%至8%时，焊缝的强度；较高的导热性。部位具有良好的抗热裂纹性能。这是因为形成的δ铁素体能有效溶解S、P、Si等元素，进而降低凝固过程中的杂质含量，提高抗裂性能。上文所提到的结晶模式不同，其热裂纹的敏感性也不一样，其中全奥氏体模式抗裂性最弱，先δ铁素体[2]抗裂能力最强。1.3.2提高耐腐蚀性在奥氏体不锈钢制造或在用过程中，长时间处于敏化温度区间（约600℃至850℃）