304管由于常温下力学性能良(liang)好,并(bing)且耐腐蚀性能(neng)优异,因而在(zai)各个领域广泛使(shi)用。但是304管在450~850℃使用过程中极易产生晶间腐蚀和晶间应力腐蚀,导致工件的失效破坏引发严(yan)重事(shi)故,造成巨大的经济损失,并严重危及生产和人身安全。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(you)于晶粒和晶界成分不均,在一定腐(fu)蚀介质下构成自发的微电偶,从而引(yin)起的材料局部腐蚀行为。晶间腐蚀是沿着材料(liao)的晶(jing)界不断扩展的(de)。腐(fu)蚀(shi)源于表面(mian),沿晶界网络向内部扩(kuo)展和渗透,大大削弱(ruo)材料晶粒之(zhi)间的结合强度,在宏观上表现为力学性能严(yan)重降低。晶间腐蚀发生时不(bu)易(yi)被发现,表面上腐蚀部位具(ju)有金属(shu)光泽(ze),实际服役受力时极易破碎,导致设备(bei)瞬(shun)间失效,猝不(bu)及防,造成极大危害。
304管晶间腐蚀影响(xiang)因素及相(xiang)应措施 1.腐蚀介质的影响。腐蚀介质的种类及成分决定了晶间(jian)腐蚀(shi)的(de)产生与否,以及腐蚀程(cheng)度。一般来说,酸、碱、氯化物,都会对304管产生比较严重的(de)化学腐(fu)蚀。而且腐蚀介质的浓度越大,产生的腐蚀程度就越严重(zhong)。因而实际应用中,都会在材料表面(mian)镀一层耐腐蚀层从而杜绝腐蚀介质和(he)金属(shu)的直接接触。
2.温度的影响(xiang)。奥氏体(ti)不锈钢的敏化温度区间为(wei)450~850℃,在此敏化温度范围(wei)内会产生Cr23C6,导致晶间腐蚀能力降低。有效地控制工(gong)件的工作温度低于450℃就(jiu)不会在晶界处产生铬的偏析,或者温度(du)高(gao)于850℃,晶粒内(nei)部铬扩散(san)速度加快(kuai),会(hui)使得晶界处有足够的铬,不(bu)会形成贫(pin)铬区(qu),从而降低腐蚀(shi)产生的可能(neng)性。
3.含碳(tan)量的影响。不锈钢管晶间(jian)腐蚀与碳元素的含量息息相关。当碳含量(liang)较低时,碳与铬的结合倾(qing)向较小。当碳含量高(gao)于0.08%wt时,碳的(de)扩散量(liang)会增大,此时析出的碳则会增(zeng)加,易于在(zai)晶(jing)界处形(xing)成的碳化铬,从而生成了贫铬区(qu)域,引起材料的晶间腐蚀,所以(yi)碳含量和晶间腐蚀息(xi)息相关,通过控制304管的碳含量(liang)能够有效地抑(yi)制晶间腐(fu)蚀。
4.合金元素(su)的影响。在不锈钢中添加一些强碳化(hua)物形成元素,这样碳就不会(hui)优先与铬发生(sheng)反应(ying),晶间附近(jin)难以(yi)形成贫铬区,抑制晶间腐蚀(shi)现象(xiang)的(de)产生,从而提高不锈钢发生晶间腐蚀抗(kang)力。一般情况下,在不锈钢中优先加入(ru)钛、铌(ni)等合金元(yuan)素,这些(xie)元素不仅可以提高不锈钢的耐晶(jing)间(jian)腐(fu)蚀性能(neng),而且能够改善钢(gang)的强度和韧性,并降低脆性转(zhuan)变温度。
5.热处理工艺的影(ying)响。热处(chu)理对奥氏体不锈钢的抗晶(jing)间腐蚀能力影(ying)响很大,合适的(de)热处理工艺可以消除贫铬区、稳定金属组织。比如固溶处(chu)理后水淬,奥氏体组织在迅速冷却过程中来(lai)不及发(fa)生相变,保持了高温的单相奥氏体组织状态,有利于消(xiao)除晶间腐蚀。另外,在高温(wen)下使用304管时,加快冷却速度或加(jia)热速度,缩(suo)短在(zai)敏化温度范围停留的时间,抑制碳化物的析出,可以防止(zhi)晶间腐蚀的产(chan)生。
目前,为避免晶间(jian)腐蚀现象的出现,一般采用的方法为:在(zai)合金中加入强碳化物形成元素,如Ti和(he)Nb;采用足(zu)够快的冷却速度,使(shi)构件快速通过敏化温度区间;降低碳含量,减少碳化(hua)铬(ge)的(de)析(xi)出。但是这些方法都存(cun)在一定的局限性,不能从根本上改善304管的晶间(jian)腐蚀性能(neng)。有(you)关晶界结构的研究表明(ming),晶界腐(fu)蚀与(yu)晶界结(jie)构密切相关,低(di)Σ重合位置点阵晶界(也称特殊晶界)对滑移、断裂、腐蚀和应力腐蚀有强烈的抑制作用,而自由(you)晶界(jie)由于具有高的能量和高的移动性,常成为裂纹生长的核心和(he)裂纹扩展的通道,从而导致晶间腐蚀裂纹和(he)晶间应力腐蚀裂纹的出现。因此,要从根本上防止奥氏(shi)体不锈钢晶间腐蚀必须从晶界(jie)的(de)控制和(he)设计入手,通过合理的手段产生更多的特殊晶界从(cong)而(er)有效(xiao)地抑制合金元素在晶界偏析,改善不锈钢的晶间(jian)腐蚀性能。