由氧化釜腐蚀分析奥氏体不锈钢的刀口腐蚀
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奥氏体不锈钢氯离子腐蚀浓度
奥氏体不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能的不锈钢材料,
其主要成分是铁、铬、镍和少量的碳。
在氯离子存在的环
境中,会发生氯离子腐蚀。
氯离子腐蚀浓度是指氯离子在溶液中的浓度,通常以mol/L
或ppm(mg/L)为单位。
由于氯离子腐蚀是一个复杂的过程,其腐蚀速率与氯离子浓度、温度、氧气浓度、pH值等因素
相关。
在一般情况下,氯离子浓度超过50 ppm(mg/L)时,就可
能引起氧化腐蚀。
当氯离子浓度超过200 ppm时,会加速
腐蚀速率。
而当氯离子浓度超过1000 ppm时,会引起严重
的腐蚀。
然而,需要注意的是,具体的氯离子腐蚀浓度还与材料的
成分、表面处理、应力状态等因素有关。
不同的奥氏体不
锈钢材料对氯离子的耐蚀性能也有所差异。
因此,在具体
应用中,需要根据实际情况进行腐蚀试验或参考相关文献,以确定适当的氯离子腐蚀浓度。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及热处理1. 奥氏体不锈钢晶间腐蚀原因及防止措施奥氏体不锈钢在450~850℃保温或缓慢冷却时,会出现晶问腐蚀。
合碳量越高,晶间蚀倾向性越大。
此外,在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。
这是由于在晶界上析出富Cr 的Cr23C6。
使其周围基体产生贫铬区,从而形成腐蚀原电池而造成的。
这种晶间腐蚀现象在铁素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀:(1)降低钢中的碳量,使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度,即从根本上解决了铬的碳化物(Cr23C6)在晶界上析出的问题。
通常钢中含碳量降至0.03%以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。
(2)加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物(TiC或NbC)的元素,避免在晶界上析出Cr23C6,即可防上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
(3)通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例,使其具有奥氏体+铁素体双相组织,其中铁素体占5%一12%。
这种双相组织不易产生晶间腐蚀。
(4)采用适当热处理工艺,可以防止晶间腐蚀,获得最佳的耐蚀性。
2.奥氏体不锈钢的应力腐蚀应力(主要是拉应力)与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂,简称SCC(Stress Crack Corrosion)。
奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。
当含Ni量达到8%一10%时,奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大,继续增加含Ni量至45%~50%应力腐蚀倾向逐渐减小,直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si 2%~4%并从冶炼上将N含量控制在0.04%以下。
此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量。
另外可选用A-F双用钢,它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。
当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展,体素体含量应在6%左右。
3.奥氏作不锈钢的形变强化单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能,可以冷拔成很细的钢丝,冷轧成很薄的钢带或钢管。
Gongyi yu Jishu♦工艺与技术奥氏体不锈钢焊接中的晶间腐蚀敏感性试验简述贾飞_(懸美德沖国3有観公:爾,上海201.809)摘要:奥氏体不锈钢捧接中的晶间腐魏是:一个无滚两滅的间《,国内外也对乎IB何确定晶_腐蚀的敏感性出台了相关的标准=现 从虜内晶间腐蚀敏感性试验标准入篆.播要刻举f國内外的晶向腐蚀驗感性试藥雜对此做出T简要分析。
关键词奧氏体不锈钢;晶间腐蚀r焊掾r敏薄性n.试轂0引言奥氏体不锈钢具体良好的耐_温和耐腐蚀性以及较好的焊翻生,便于机加工,圃此广泛用乎化工设备及其他行业。
晶 间腐蚀暴奥氏体不锈钢常见的一种电化学腐蚀,较之其他腐蚀藤式,诸如点蚀縫:隙腐蚀和应力腐蚀晶间腐蚀:尤其蓉'S 扭现在焊接过蠢中,:虜焊縫又是设备中最知静弱的环节,因 此,在_产生爾中:要对晶间腐蚀给予足够的重视4产&焊缝晶间腐蚀的不镑钢构件在外形上役有祍何变化,餘焊缝区域外,其余母材均未被腐蚀,仍保持着明亮的金属,光泽^因此,晶间腐蚀不易通过常规手段进行检查,往往发生破坏时,已经为时 晚矣,難#f t极大。
晶间腐蚀能被坏晶粒间的结合力,造成备项机械性能大范围下降,形成晶羿失效的结构,即#晶粒:的机械性能完好爾互相聪系的晶界却=脆截不堪奧氏体不锈钢之所以不镑是因为有大于12%的铬元素形成的钝化层。
但是在加热状态下,晶内碳元素的扩散速度大于 铬元素的扩散速度,晶界载会富檗太暈M嵌元素,由于撰:元素 与铬元素的亲和力较强,会与处于義弄处的铬元素:形成m2a(m表示铬和铁元素),从而第耗掉晶猙:;|暈:的铬元素,使 晶界贫铬(:小子12%)而形成腐蚀。
另外,西格玛灌在勗界的析出同祥会造成类似的贫锡区,也会导致晶间腐蚀的发生,这是超低碳奥氏你不锈钢发隹晶间腐蚀:的原厲捧接过靈中,加热过麓会加速勗界附近元素的迁移,使屬本没有勗眞腐蚀性能的母材也在焊缝附近产生贫铬区,因此,在焊接工艺评定中,晶间腐蚀敏感性试验長十分必要的。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏作不锈钢在450~850℃保温或缓慢冷却时,会出现晶问腐蚀。
合碳量越高,晶间蚀倾向性越大。
此外,在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。
这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。
使其周围基体产生贫铬区,从而形成腐蚀原电池而造成的。
这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀:(1)降低钢中的碳量,使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度,即从根本上解决了铬的碳化物(Cr23C6)在晶界上析出的问题。
通常钢中合碳量降至0.03%以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。
(2)加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物(TiC或NbC)的元素,避免在晶界上析出Cr23C6,即可防上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
(3)通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例,使其具有奥氏体+铁索体双相组织,其中铁素体占5%一12%。
这种双相组织不易产生晶间腐蚀。
(4)采用适当热处理工艺,可以防止晶间腐蚀,获得最佳的耐蚀性。
2.奥氏体不锈钢的应力腐蚀应力(主要是拉应力)与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂,简称SCC(Stress Crack Corrosion)。
奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。
当合Ni量达到8%一10%时,奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大,继续增加含Ni量至45%~50%应力腐蚀倾向逐渐减小,直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si2%~4%并从冶炼上将N含量控制在0.04%以下。
此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量。
另外可选用A-F双用钢,它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。
当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展,体素体含量应在6%左右。
3.奥氏作不锈钢的形变强化单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能,可以冷拔成很细的钢丝,冷轧成很薄的钢带或钢管。
经过大量变形后,钢的强度大力提高,尤其是在零下温区轧制时效果更为显著。
不锈钢的主要腐蚀形式
不锈钢的主要腐蚀形式包括以下几种:
1. 强酸腐蚀:强酸(如浓硫酸、浓盐酸等)对不锈钢具有强烈的腐蚀作用,会导致不锈钢表面出现腐蚀坑、大量氢气释放等现象。
2. 高温氧化腐蚀:在高温下,不锈钢会与氧气发生反应,形成氧化层。
但当温度过高或气氛中存在有害物质(如硫化物、氯化物等)时,氧化层可能被破坏,导致不锈钢表面产生腐蚀。
3. 氧化性酸性氯化腐蚀:氧化性酸性氯化物(如氯离子、次氯酸等)是不锈钢的一种显著腐蚀介质,会在不锈钢表面形成点蚀、晶间腐蚀等。
4. 碱性腐蚀:强碱(如氢氧化钠、氢氧化钾等)能引起不锈钢表面出现腐蚀斑点,使其失去抗腐蚀性能。
5. 氯化物介质腐蚀:氯化物是不锈钢的腐蚀介质之一,当不锈钢表面存在氯化物离子(如氯离子、氯化钠等)并在一定环境条件下,容易发生腐蚀。
6. 微生物腐蚀:当不锈钢暴露在特定微生物介质中时,一些微生物会产生氧化物、酸性物质等,从而引发不锈钢的微生物腐蚀。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止1前言不锈钢按组织可分为铁素体不锈钢:如Crl7、 Cr17Ti、Cr28等,马氏体不锈钢:如2Cr13、3Crl3、 4Cr13等,奥氏体不锈钢:如0Crl8Ni9Ti、1Crl8Ni9Ti、 Crl8Nil2Mo2Ti三种。
由于奥氏体不锈钢含有较高的铬和镍.可形成致密的氧化膜且热强性高,故奥氏体不锈钢比其它不锈钢具有更优良的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接性,因此奥氏体不锈钢在航空、化工和原子能等工业中得到日益广泛的应用。
但在生产过程是如果焊条选用或焊接工艺不正确时,会产生晶间腐蚀及焊接热裂纹。
2 晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是产生在晶粒之间的一种腐蚀形式。
产生晶间腐蚀的不锈钢,受到应力作用时,晶间腐蚀由表面开始而逐渐向内部发展。
这种腐蚀对于承受重载零件危害很大,因为它不引起零件外形的任何变化而使品粒之间结合遭到破坏,严重降低其机械性能,强度几乎完令损失,往往使机械设备发生突然破坏,是不锈钢最危险的一种破坏形式。
晶间腐蚀可以分别产生在热影响区、焊缝或熔合线上。
在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀。
3晶间腐蚀产生的原因现以18—8型奥氏体钢(例如1CrI8NI9)来说明晶问腐蚀产生的过程。
室温下碳元素在奥氏体的溶解度很小,约0.02-0.03% (质量分数),而一般奥氏体钢中含碳量均超过0.02-0.03%,因此只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏体中,以保证钢材具有较高的化学稳定性。
但是这种淬火状态的奥氏体钢当加热到450~850~(2或在该温度下长期使用时,碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速图1晶间腐蚀度。
当奥氏体中含碳量超过它在窀温的溶解度(0.02-0.03%)后。
碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,析出碳化铬Gr23C6。
但收稿日期:2o03一o6一o4 是铬的原子半径较大,扩散速度较小,来不及向边界扩散,品界附近大量的铬和碳化合形成碳化铬,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自品界附近。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及其试验方法Erosion Between Crystal Lattice of AusteniticStainless Steel and test methods摘要:奥氏体不锈钢焊缝由于晶间腐蚀的发生,导致结构发生早期失效,结果既影响了正常使用和安全性。
因此探究奥氏体不锈钢晶间腐蚀地产生机理,并按标准进行晶间腐蚀试验,从而进一步提高耐蚀性的工艺措施,以期延长材料的使用寿命扩大材料的应用范围。
关键词:晶间腐蚀;合金元素的作用;解决措施;草酸侵蚀试验方法。
Abstract: Intergranular attack of austenitic stainless steel weld due to occurrence, causes the structure failure, the results not only affects the normal use and safety. Therefore research of intergranular attack of austenitic stainless steel to produce mechanism, and in accordance with the standard for intergranular attack test, so as to further improve the corrosion resistance of the process measures, and prolong the service life of materials to expand the application of materials.Key words: Intergranular arrosion; effect of alloying elements; preventive measures; Oxalic Acid Etch Test一、晶间腐蚀晶间腐蚀:局部腐蚀的一种,沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。
一、奥氏体不锈钢的耐蚀性奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性,在腐蚀介质的工作条件下,在设计院规定的工作周期内是安全可靠的,但是若设计时管材选用不当,或施工时焊接工艺技术不过关,则会产生严重影响管道质量与使用寿命的局部腐蚀问题。
其腐蚀形式有以下几种: 1. 晶间腐蚀。
沿晶粒边界产生的腐蚀现象,外观仍可有金属光泽,但因晶粒己失去联系,敲击时失去金属声音,钢质变脆。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀的机理有多种学说,其中以碳化物在晶界沉淀现象为最前提的“贫铬理论”比较为人们所接受。
从实验资料可知,当钢中Cr的含量超过12%达到13%时,其电极电位由负值上升为正值,使钢具有了良好的耐蚀性。
同时从18-8钢平衡图可知,室温时18-8钢中碳的溶解度小于0.03%,超过此值的碳,则需要作固溶处理。
固溶处理使奥氏体为碳所过饱和,呈不稳定状态,若再次加热,超过溶解度的碳将向晶界扩散,并和晶界处的铬r结合成Cr23C6沉淀于晶界,使晶界处的含铬量低于临界值12%,因而可发生明显的晶间腐蚀现象。
2.应力腐蚀开裂奥氏体不锈钢在腐蚀介质中,在拉应力的作用下,由于塑性变形出现滑移阶梯而导致表面钝化膜破裂,于是基体金属直接暴露于含氯化物的介质中,与未破裂的膜构成电极电位差,使基体金属溶解腐蚀,溶解生成的腐蚀沟沿滑移线与拉应力成垂直方向伸展而形成细微裂纹,在裂纹尖端应力集中区伴随着滑移的再现而加速溶解,裂纹进一步扩展以至断裂,即应力腐蚀开裂。
3.点腐蚀(孔蚀)在含有一定浓度Cl-Br-的环境中,在钢的局部表面形成腐蚀坑的一种腐蚀现象。
二、奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性奥氏体不锈钢焊接后会形成由焊缝及热影响区组成的焊接接头,焊接的热过程会使焊缝及热影响区的不锈钢金属经历一次快速高温加热和冷却的过程,从而使焊接接头区域的组织性能特别是耐蚀性与焊前母材存在较大差异,现分述如下: 1.焊缝的晶间腐蚀焊缝的晶间腐蚀有两种情况:一是焊态已有碳化物的沉淀而形成贫铬层,二是因焊后经敏化温度的加热而产生晶间腐蚀倾向。