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1、2004年第4期·53·铬镍奥氏体不锈钢容器的焊后热处理姜惠斌(南京化工厂设计所,南京210038)摘要分析了奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的机理,列出常见引起晶间腐蚀的介质环境,阐述四种常用防止和控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀的方法,对有晶间腐蚀倾向的铬镍奥氏体不锈钢制容器是否都做焊后热处理(固溶或稳定化处理)提出意见和看法。关键词奥氏体不锈钢焊后热处理晶间腐蚀1问题的提出慢冷却通过450～850℃温度区,钢就会对晶间腐蚀技术统一规定中通常包括“奥氏体不锈钢制容产生敏感性。所以这个温度是奥氏体不锈钢使用的器用于可能引起晶间腐蚀的环境,焊后应做固溶或危险
2、温度。不锈钢材料在出厂时已经固溶处理,所谓稳定化处理”,提出这样的要求,自有其存在的合理固溶处理就是把钢加热至1050～1150℃后进行淬性。但即使设计人员在图样的技术要求中提出这一火,目的是获得均相固溶体。奥氏体钢中含有少量条,要求制造厂进行不锈钢制容器(比如换热器)的碳,碳在奥氏体中的固溶度是随温度下降而减小焊后热处理,由于实际热处理工艺参数难以控制和的。如0Cr18Ni9Ti,在1100℃时,碳的固溶度约为其他一些意想不到的困难,通常难以达到设计人员0.2%,在500～700℃时,约为0.02%。所以经固溶提出的理想要求,实际上在役的不
3、锈钢设备绝大部处理的钢,碳是过饱和的。当钢无论是加热或冷却通分是在焊后态使用。这就促使我们去思考:晶间腐蚀过450～850℃时,碳便可形成(Fe、Cr)23C6从奥氏体是奥氏体不锈钢最常见的腐蚀形式,那么产生晶间中析出而分布在晶界上。(Fe、Cr)23C6的含铬量比奥腐蚀的机理是什么?在什么介质环境下会引起晶间氏体基体的含铬量高很多,它的析出自然消耗了晶腐蚀?防止和控制晶间腐蚀的主要方法有哪些?奥氏界附近大量的铬,而消耗的铬不能从晶粒中通过扩体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境焊后散及时得到补充,因为铬的扩散速度很慢,结果晶界是否都要热处
4、理?本文查阅有关的标准、规范,专著,附近的含铬量低于钝化必须的的限量(即12%Cr),结合生产实际谈谈个人看法。形成贫铬区,因而钝态受到破坏,晶界附近区域电位2晶间腐蚀的产生机理下降,而晶粒本身仍维持钝态,电位较高,晶粒与晶晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀,腐蚀沿着金界构成活态———钝态微电偶电池,电池具有大阴极属或合金晶粒边界或它的临近区域发展,而晶粒腐小阳极的面积比,这样就导致晶界区的腐蚀。蚀很轻微,这种腐蚀便称为晶间腐蚀,这种腐蚀使晶2.2晶界杂质选择溶解理论粒间的结合力大大削弱。严重的晶间腐蚀,可使金属在生产实践中,我们还了解到奥氏体不锈
5、钢在失去强度和延展性,在正常载荷下碎裂。现代晶间腐强氧化性介质(如浓硝酸)中也能产生晶间腐蚀,但蚀理论,主要有贫铬理论和晶界杂质选择溶解理腐蚀情况和在氧化性或弱氧化性介质中的情况不论。同。通常发生在经过固溶处理的钢上,经过敏化处理2.1贫铬理论的钢一般不发生。当固溶体中含有磷这种杂质达常用的奥氏体不锈钢,在氧化性或弱氧化性介100ppm时或硅杂质为1000-2000ppm时,它们便质中之所以产生晶间腐蚀,多半是由于加工或使用会偏析在晶界上。这些杂质在强氧化性介质作用下时受热不当引起的。所谓受热不当是指钢受热或缓便发生溶解,导致晶间腐蚀。而钢经
6、敏化处理时,由©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·54·化工设备与管道第40卷于碳可以和磷生成(MP)23C6,或由于碳的首先偏析求:按GB4334.2《不锈钢硫酸—硫酸铁腐蚀试验方2限制了磷向晶界扩散,这两种情况都会免除或减轻法》,平均腐蚀率应不大于1.1g/m·h。杂质在晶界的偏析,就消除或减弱了钢对晶间腐蚀(3)含钼奥氏体不锈钢(如0Cr18Ni12Mo2Ti,的敏感性。00Cr17Ni14Mo2及相类似钢材):一般要求:按上述两种解释晶间腐蚀机
7、理的理论各自适用于GB4334.5《不锈钢硫酸—硫酸铜腐蚀试验方法》,弯一定合金的组织状态和一定的介质,不是互相排斥曲试验后,试样表面不得有晶间腐蚀裂纹。较高要而是互相补充的。生产实践中最常见的不锈钢的晶求:按GB4334.4《不锈钢硝酸—氢氟酸腐蚀试验方间腐蚀多数是在弱氧化性或氧化性介质中发生的,法》,腐蚀度比值不大于1.5。也可按GB4334.2《硫因而绝大多数的腐蚀实例都可以用贫铬理论来解酸—硫酸铁试验方法》,平均腐蚀率应不大于1.1g/2释。m·h。3引起晶间腐蚀的的介质环境(4)介质有特殊要求时,可进行上述规定以外的引起常用奥氏体不
8、锈钢晶间腐蚀的介质,主要晶间腐蚀试验,并规定相应的合格要求。有两类。一类是氧化性或弱氧化性介质,一类是强氧4防止和控制晶间腐蚀的措施化性介质,如浓硝酸等。常见的是第
