奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止
1引言随着“工业4.0”时代的到来，工业的发展步伐进一步加大，而不锈钢因其自身具有的耐腐蚀性、力学性能良好等特点被广泛应用于工业的生产加工中。
然而其在焊接的过程中，可能会出现焊缝晶间腐蚀的现象，影响了不锈钢的内部结构，从而对其性能也产生了影响。
因此，本文对奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止探讨，具有一定的研究价值和意义。
2晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是一种发生在金属材料晶粒之间的腐蚀形式。
奥氏体不锈钢一旦产生了晶间腐蚀，在应力的作用情况下，这种腐蚀会逐渐向内部扩展，从而破坏奥氏体不锈钢的内部结构，影响其使用性能。
晶间腐蚀一般情况下在热影响区以及焊缝或者是熔合线上产生，而在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀[1]。
3晶间腐蚀产生的原因分析对奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的过程分析如下：在奥氏体不锈钢焊缝处于室温下的状态时，其C元素在奥氏体内的溶解度很小，大约有0.02%~0.03%，并一般情况下的奥氏体不锈钢内含有的C含量不会超出0.02%~0.03%的范围，因此，对奥氏体不锈钢进行淬火处理能够保证材料的力学性能稳定。
但是在淬火过程中，奥氏体不锈钢材料长时间处于450~850℃的温度下，其C元素的扩散速度会加快，和Cr元素进行化学反应，生成碳化铬Gr23C6。
这种情况下使得奥氏体内晶界Cr元素含量越来越少，而当其含量小于12%时，就丧失了部分抗腐蚀能力，从而产生了晶间腐蚀现象。
总之，晶间腐蚀的产生就是由于Cr元素的缺失引起的。
4奥氏体不锈钢焊缝产生晶间腐蚀的影响因素4.1加热温度和加热时间的影响在影响奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀的众多因素中，加热的温度和解热的时间是其中的一个重要影响因素。
一般情况下，对于奥氏体来说，其产生晶间腐蚀的温度范围大概在450~ 850℃之间。
这主要是在温度低于450℃的时候，不会产生Gr23C6；而当温度高于850℃时，会使得Cr元素的扩散速度加快，不会出现“贫铬区”。
而在对奥氏体不锈钢进行焊接的过程中，焊缝的两侧区域是处于450~850℃温度之间的，容易引发晶间腐蚀现象。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀原因分析和对策
性 能 。同时奥 氏体不 锈钢 还具 有非 铁磁 性和 良好 的
低 温性 能 。奥 氏体 不 锈 钢也 有 自身 的一 些 缺 点 ， 主 要 是强 度 、 硬 度偏低 ， 一般 情况 下没 有经 过特 殊处 理
决 耐 腐蚀 的 问题 中 ， 只有 一小 部分 采用 表面保 护 、 电
化 学 保护 等措 施 ， 主要 采 用 耐腐 蚀 材 料 。在 化 工生
间腐 蚀有 着重 要 影 响 。低 碳 奥 氏 体不 锈 钢 （ 碳 含 量
摘
要
分析 了奥 氏体不锈钢产生品问腐蚀 的原 因和机理 ， 并提 出防止 的措施 ， 对 于预防发 生品问腐蚀具有
一
定 的借鉴意义。由于奥 氏体 不锈钢具有优 良的综合性 能和成熟 的加 工制造工 艺 ， 所 以应用 会更加 广
泛， 但是其 易发生 品间腐蚀的特 陛不容忽视 ， 在工程实际应用过程中， 要从设计 、 选材 、 制造 、 安装、 操作 维
２ ８
四 川化 工
第１ ８卷
２ ０ １ ５年 第 ５ 期
ｔ ｔ ｌ ｒ
腐 蚀 与 控 制 ｌ
ｔ ｌ 夕 ｌ ｌ 夕 ｔ
奥 氏体 不锈 钢 晶 间腐蚀 原 因分 析 和 对 策
葛 晶 任 中育
（ 大 庆 石 化 公 司化 工二 厂 ， 黑龙 江大庆 ， １ ６ ３ ７ １ ４ ）
奥 氏体 不锈 钢是 通过 加入 扩大 和稳定 奥 氏体 区 合 金元 素 ， 使 之 在 室 温 维 持 完 全 的奥 氏体 相 组 织 。 奥 氏体 不 锈 钢 化 学 组 成 有 Ｃ ｒ － Ｎｉ 和Ｃ ｒ － Ｍｎ两 个 系 列， 根据 使用 环 境 的不 同再 添加 Ｍｏ 、 Ｎ、 Ｃｕ 、 Ｓ ｉ 、 Ｔ ｉ 、 Ｎｂ等元 素 。奥 氏体 不 锈 钢 的 耐蚀 性 是 由于在 其 表 面形 成一 层 钝 化膜 。钝 化膜 的形 成 过 程非 常 复 杂 ， 它 与金 属 电 子 性 能 ， 化学 、 电化 学 以及 力 学 性 能 有 关 。根 据最 新研 究成 果认 为是 水分 子直 接参 与钝化
压力容器不锈钢晶间腐蚀的形成机理及试验方法
压力容器不锈钢晶间腐蚀的形成机理及试验方法作者：马宗萌来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第02期摘要：介绍不锈钢的晶间腐蚀机理，奥氏体不锈钢在敏化温度区内，碳向晶界扩散，并且碳与铬形成碳化铬，导致晶间贫铬，晶体内外出现电位差，产生电化学腐蚀，即为晶间腐蚀。
晶间腐蚀在特定介质下无法避免，需根据腐蚀环境选择合理的材质及进行晶间腐蚀试验，以判定不锈钢是否具有晶间腐蚀倾向。
关键词：不锈钢;贫铬;晶间腐蚀1 不锈钢晶间腐蚀概述随着社会的发展，材料的进步，碳钢的大量应用让人们认识到了钢材腐蚀的严重性，以及腐蚀带来的安全事故频发。
通过向碳钢中填加合金元素发明了不锈钢。
不锈钢耐腐蚀能力很强，有优良的耐均匀腐蚀性能以及良好的力学、焊接性能，但并不是万能的。
由于奥氏体不锈钢压力容器所产生的晶间腐蚀属于局部腐蚀，隐蔽性很强，不易发现。
对压力容器的安全运行造成极大隐患，易发生安全事故。
因此本文探讨分析奥氏体不锈钢晶间腐蚀的形成原因，以及怎么采取措施降低晶间腐蚀的影响。
不锈钢因填加合金元素和冶炼方法区别形成不同的钢种。
按照钢材晶相组织结构可以分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体--铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和近年研发的超级不锈钢;按照化学成分可以将不锈钢分为铬镍不锈钢和铬不锈钢两大类。
奥氏体不锈钢因优异的性能和相对得到了广泛的应用。
2 不锈钢晶间腐蚀的理论基础晶间腐蚀是指不锈钢在特定的腐蚀介质接触中，晶粒、晶界、基体和晶间化合物之间形成微电池效应，导致腐蚀从金属的表面开始，沿晶界不断向晶粒内部发展，造成不锈钢晶粒间结合力降低，不锈钢强度降低，严重时会造成材料的完全失效。
晶间腐蚀虽然在不锈钢表面没有形成严重的腐蚀痕迹，外表看不出腐蚀的迹象，但晶间腐蚀为沿晶界发展的裂纹，金属原有的物理、机械性能几乎完全丧失，导致其在很小的载荷下，便有可能发生材料的破裂失效。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀的机理是贫铬理论：不锈钢因填加铬元素而有很高的耐蚀性，经研究铬含量14%～18%的不锈钢有极佳的耐蚀性，但铬含量≤12%时其耐蚀性能和普通碳钢差不多。
预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施
预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施1. 了解晶间腐蚀的原因晶间腐蚀是奥氏体不锈钢材料常见的腐蚀形式之一，其主要原因是晶界处的铬被耗尽，导致晶界区域的电位降低，进而引发腐蚀。
了解晶间腐蚀的原因，对于采取正确有效的预防措施至关重要。
2. 合理设计合金成分调整不锈钢材料的合金成分，是预防晶间腐蚀的重要手段之一。
通过控制含碳量、添加稳定元素如钼、铌等，可以有效提高晶界处的耐腐蚀性能，减少晶间腐蚀的风险。
3. 控制材料的冷处理过程材料的冷处理过程对于晶间腐蚀的抑制起着至关重要的作用。
合理控制冷处理温度、时间以及冷却速率，可以减少或避免晶间腐蚀的发生。
此外，采用稳定化处理，如固溶态稳定化处理和时效稳定化处理，也能有效提高晶间腐蚀的抗性。
4. 选择合适的焊接方法和焊接材料在使用奥氏体不锈钢材料进行焊接时，选择适合的焊接方法和焊接材料对于预防晶间腐蚀至关重要。
采用低碳含量的焊材、合理的焊接工艺以及合适的预热和后热处理措施，能够减少晶间腐蚀的风险。
5. 加强材料的表面保护为了进一步增强奥氏体不锈钢材料的抗晶间腐蚀能力，可以通过加强表面保护措施来实现。
例如，采用适当的氧化膜处理、增加材料的表面硬度、提高表面平整度等方式，可以有效降低晶间腐蚀的风险。
6. 加强使用维护管理除了上述措施外，加强使用维护管理也是预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的重要环节。
定期检查材料的表面情况、应用环境的腐蚀性、保持材料的清洁和干燥等，都可以帮助延长材料的使用寿命，并减少晶间腐蚀的发生。
通过上述措施的综合应用，可以大大降低奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的风险，提高材料的使用寿命和综合性能。
预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施（续）7. 避免接触有害物质和介质接触有害物质和腐蚀性介质是导致晶间腐蚀的主要原因之一。
因此，避免不锈钢材料与有害化学物质、强酸、强碱等具有腐蚀性的介质接触是非常重要的。
选择合适的存放和使用环境，以及采取密封和屏障保护措施，可以有效降低晶间腐蚀的风险。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及热处理
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。
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施
设备运维奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施黄慧（柳州市特种设备检验所，广西柳州545006）摘要：奥氏体不锈钢压力容器由于出现晶间腐蚀情况，会使整个结构出现早期失效情况，不仅会对钢材的正常使用造成影响，还会导致出现生产事故，增加企业的经济损失，还会提升人力物力成本。
所以需要深入探索奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀的产生原因，并且按照不同原因提出针对性地预防处理措施，全面发挥出奥氏体不锈钢的性能，促进社会的发展。
关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；晶间腐蚀；原因随着工业生产的快速发展，在现代石油行业，制药行业以及化工行业等均已广泛应用不锈钢制品，该类物品在国民经济发展中具有重要作用。
然而由于企业在使用不锈钢时没有正确认识该种材料，因此时常发生生产事故问题[1]。
由于奥氏体不锈钢压力容器所产生的晶间腐蚀会对该压力容器的运行安全性和稳定性造成极大影响，因此本文主要是探讨分析奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因，希望能够找寻到降低晶间腐蚀破坏影响的措施，从前期设计以及认知等方面入手，希望能够预防和处理奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀问题，并且为相关人员起到参考性价值。
1奥氏体不锈钢的基本分析一般情况下，不锈钢是指暴露在空气中能够抵抗腐蚀的钢材料，按照钢材组织结构可以分为奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体不锈钢，铁素体不锈钢以及马氏体不锈钢；按照化学成分可以将不锈钢分为铬镍不锈钢和铬不锈钢。
其中应用最为普遍的是奥氏体不锈钢。
纯铁在常温条件下的存在形式为α-Fe，该存在形式晶格为体心立方结构，单位晶胞原子数为2，致密度为0.68。
纯铁在高温环境下晶体结构为γ-Fe，晶格为面心立方结构，单位晶胞原子数为4，致密度为0.74。
晶格以此为单位进行扩展，邻近晶格共用同一个原子，这样能够扩大为立体结构。
若材料由单晶格扩展形成，就属单晶，比如电子行业所使用的单晶硅[2]。
若材料是由多种晶格所共同发展，则属于多晶体，奥氏体不锈钢的晶间是两个独立晶格所相交的位置。
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施摘要：碳析出相是产生奥氏体不锈钢晶间腐蚀问题的最主要因素。
晶间侵蚀并不在金属材料外表上产生损伤痕迹，但金属材料外表仍有光泽，而事实上，晶粒之间的相互作用力还在不断地减小，在冷弯影响下，金属材料外表极易形成裂纹，甚至会对钢制的压力容器产生损伤。
晶间侵蚀的遮蔽性和摧毁力都较强，所产生的影响也相当严重。
对奥氏体不锈钢压力容器晶间侵蚀问题可采取相应的的防治和解决方法，如使用超低碳不锈钢板，在热技术完成后进行热固溶强化处理后，再进行热稳定性管理、均匀化处理后，在焊缝中减小热线能量注入，并进行焊缝控制。
通过上述方法的使用，可大大降低奥氏体不锈钢压力容器发生晶间腐蚀现象的概率。
关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；晶间腐蚀原因；预防措施1概述不锈钢板材，因为其具备优异的抗均匀腐蚀性能、加工工艺性能和力学性能，作为钢制压力容器中（包括固定式和移动式压力容器、热交换器等）使用较广泛的抗蚀金属板材。
奥氏体不锈钢因其优异的综合性能，达到不锈钢材料生产量和使用率的百分之七十左右。
不过，因为奥氏体不锈钢容器材料在强氧化和弱氧化介质中可能形成晶间腐蚀现象，或造成材料局部腐蚀穿漏，并使材料力学特点失效等，因此导致晶间腐蚀或失效的研究和防治仍是奥氏体不锈钢在压力容器研究中至关重要的组成部分。
2 奥氏体不锈钢的基本分析通常情况下，不锈钢是指一种裸露于空气中能够抵抗侵蚀的钢质，而依照钢的结构又能够区分奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体不锈钢，铁素体不锈钢或者马氏体不锈钢；按照化学性质，可把不锈钢区分铬镍不锈钢和铬不锈钢。
而使用较为广泛的是奥氏体不锈钢。
纯铁在常温环境下的主要存在方式是α-Fe，其主要存在方式的晶格形式为一体心立方结构，每单位晶胞原子序数2，0.68的致密度。
纯铁在高温条件下晶体结构为γ-Fe，晶体为面心立方体形式，单晶胞原子序数4，0.74的致密度。
晶体可以为单元结构加以延伸，相邻晶体中共享同一个原子，这样就可以扩展成立体结构。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止
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。
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究奥氏体不锈钢是一种优质的不锈钢材料，广泛应用于许多领域，如食品加工、化学工业、医疗器械等。
然而，不锈钢焊接过程中，焊缝处容易出现晶间腐蚀问题，影响焊接质量和使用寿命。
因此，如何有效地控制奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题成为了广大工程技术人员关注的焦点。
1、奥氏体不锈钢焊接中的晶间腐蚀问题奥氏体不锈钢的腐蚀性能主要是由其组织和化学成分决定的。
在焊接过程中，高温和焊接热源会使合金的组织和物理化学性质发生变化，这种变化容易对不锈钢的耐蚀性产生负面影响。
奥氏体不锈钢中碳元素是在铬或镍的作用下形成碳化物的，焊接时高温状态下，部分的碳元素容易与铬、镍等元素结合，形成铬偏析现象。
这些元素的局部缺乏使焊接区域的抗蚀性下降，加速了晶间腐蚀的发生。
另外，焊接产生的热应力和残余应力也会使焊缝处变硬，容易导致晶间腐蚀的产生。
此外，污染物质和未去除的氧化物等也会对焊缝的质量产生负面影响。
2、奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止措施2.1 焊接材料的选择选择合适的焊接材料可以有效地减少奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题。
一般情况下，选用低碳化合物防止铬的偏析是最常用的方法。
同时，在选择填充材料时，应尽量选择合适的焊接材料，例如选用不同系列的不锈钢填充材料，以避免碳元素的偏析问题。
2.2 控制焊接温度和热源为了降低焊接时出现的晶间腐蚀问题，需要合理控制焊接温度和热源。
一般来说，降低焊接时的温度和焊接速度可以减少铬偏析的发生，从而有效地避免晶间腐蚀的产生。
如果必须进行高温焊接，可以采用预热和后热的方法，以减少焊接时的应力。
2.3 消除焊接中产生的应力焊接时要控制焊缝区域的变形和热应力。
一般来说，焊接时可以通过采取暖会降温的方法来控制热变形，改善奥氏体不锈钢的物理性质。
如果焊接区域出现变形，需要进行热处理或加工以减少或消除应力，从而降低晶间腐蚀的产生。
2.4 做好焊接前的清理工作在进行焊接工作之前，一定要将焊接区域彻底清洗干净，并清除所有的污染物质和氧化物。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀原因分析正式版汇编
TP304H和TP347H奥氏体不锈钢服役状态变化及晶间腐蚀原因分析罗小刚大唐韩城第二发电有限责任公司 715405摘要：通过对TP304H及TP347H奥氏体不锈钢锅炉管的服役状态的分析，其组织状态虽运行时间的增加，组织状态不断劣化，晶界碳化物析出并不断增加，抗晶间腐蚀能力变差，塑性降低，TP304H的老化相对TP347H要快，尤其是该类型的管子弯头处老化更严重，并对老化趋势及晶间腐蚀进行综合分析，提出了相应的预防建议。
关键词：TP304H、TP347H不锈钢锅炉管，服役安全性，组织老化，脆化，晶间腐蚀。
TP304H and TP347H austenitic stainless steel in service state changes analysis and intergranular corrosionAbstract:through the analysis of the TP304H and TP347H service status of austenitic stainless steel boiler tubes, increase its organization is the running time, organization condition deterioration, grain boundary carbides precipitation and increasing the resistance variation, intergranular corrosion, plastic reduce, the aging of TP304H relative to TP347H quickly, especially the pipe bend this type of aging is more serious, and the comprehensive analysis of the aging trend and intergranular corrosion, and puts forward the corresponding suggestions of prevention。
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防
要的原因之一
。晶间腐 蚀发 生后 ， 金属 虽然 表面 仍保 持一
定的金属光泽 ， 也看不 出被破坏 的迹象 ， 但晶粒 间的结合力 已显 著减弱 ， 强度 下降 ， 弯后 表 面出 现裂 缝 ， 器容 易遭 到破 坏。 冷 容
晶间腐 蚀隐 蔽性 强 ， 突发性 破坏 几率 大… ， 因此有 严重 的危害 性， 尤其在焊接时 ， 焊缝附近 的热影响区更容易发生 晶间腐蚀 。
锈钢产生 晶间腐蚀 的基本机理 ， 并提出了四种 预防不锈钢制压力容器产生 晶间腐蚀的措施。
关键 词 ： 奥氏体不锈钢； 压力容器； 晶间腐蚀
Ｔｈ ａ ｏ ｆＣｏ ｒ ｓｏ ｆＡｕ ｔｎ ｔｃ Ｓ ａｎ ｅｓＳ ｅ ｌＰｒ ｓｕ ｅ Ｖｅｓ ｌ ｎ ｅ ｅ ｔｏ ｅ Ｒｅ ｓ ｎ ｏ ｒ ｏ ｉｎ ｏ ｓｅ ｉｉ ｔｉ ｌｓ ｔ ｅ ｅ ｓ ｒ ｓｅｓａ ｄ Ｐ ｖ ｎ ｉｎ ｒ
阳极电位 ， 减缓基体 电化学腐蚀 。然而不锈钢在 ３０Ｃ以上 的热 ０￣ 过程中 ， 晶粒边界会 析出碳化铬 、 氮化铬和铬 的其 他金属 间的化 合物等铬含量高 于甚 至大 大高 于不锈钢平 均铬 含量 的高铬相 ， 致使 晶界高铬相与晶粒外缘相邻 接的狭长 区域 的铬含量大 大下
降 ， 为贫铬 区（ 称 详见 图 １ 晶界 析 出及 贫铬区示 意图 ） ． 。当热过
由于奥 氏体不 锈钢 容器 在 氧化 和弱 氧化介 质 中会产 生 晶间 腐
蚀， 或使设备局部腐 蚀穿漏 ， 或使 材料 丧失力 学性 能 ， 以 晶问 所 腐蚀失效的研究及 预防成为奥 氏体不锈 钢压力容器设 计 中必不
可 少 的 一 个 环节 。
１ 晶 间腐 蚀 的成 因
铬 区（ 阳极 ）
奥氏体不锈钢的常见腐蚀及避免措施
奥氏体不锈钢的常见腐蚀及避免措施古晓辉(江西东风药业股份有限公司工程维修部)摘要:奥氏体不锈钢的常见腐蚀、腐蚀机理及采取避免措施关键词:奥氏体不锈钢腐蚀机理措施在不锈钢中,铬镍奥氏体不锈钢(以Cr18Ni9为基本型)得到广泛应用,其产量占不锈钢产量的70%左右,常见的品种有316(O Cr17Ni12Mo2)、316L (OO Cr17Ni14Mo2)、304(OCr18Ni9)、304L(00Cr18Ni10)及321(OCr18Ni10Ti),不同型号不锈钢合金元素的组成(见下表):组成316OCr17Ni12Mo2316LOO Cr17Ni14Mo2304O Cr18Ni9304LO Cr18Ni10321OCr18Ni10TiC碳[0.06%[0.03%[0.06%[0.03%[0.06%Si硅[1%[1%[1%[1%[1%Mn锰[2%[2%[2%[2%[2%P磷[0.035%[0.035%[0.035%[0.035%[0.035%S硫[0.03%[0.03%[0.03%[0.03%[0.03%Ni镍16%-18%16%-18%8%-11%8%-12%8%-12%6 Cr铬12%-14%14%-16%17%-19%17%-19%17%-19% Mo钼 1.8%- 2.5% 1.8%- 2.5%其它Ti:@C%-0.6它们的共同特点是具有耐腐蚀性和较好的耐热性。
然而,/耐腐蚀0性是相对的,其/耐腐蚀0性是指在一定的外界条件和一定的腐蚀介质中,具有高的化学稳定性的特性。
但此类不锈钢在某些介质情况下使用,会产生晶间腐蚀、点蚀和应力腐蚀等类型的腐蚀,特别是在含氯离子的介质中尤会产生腐蚀,众所周知,在二次大战中,有人曾用普通奥氏体不锈钢建造扫雷艇在海水中使用,其根据是奥氏体不锈钢也是非磁性的,而且比木材(高级),但这艘船并未投入使用,在试航期间就是由于发生应力腐蚀破裂而损坏。
通常采用超低碳或低碳不锈钢的方法来解决,但超低碳或低碳不锈钢不是解决此类腐蚀的根本方法,因此类腐蚀还与其它因素有关。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施
奥 俸
一
维普资讯
镍 量 ８ 时 ，能 得 到 均 匀 的 奥 氏体 组 织 ， ％
且 含 铬 和 镍 量 越 高 ，奥 氏体 组 织越 稳
定 ，耐 蚀性 能就 越 好 ，故通 常没 有 晶间 腐蚀现象 。但如 经再 次加热到 ４ ０～８ ０ ５ ５ ℃或 在此 温度 区 间工作 ，并 且钢 中含 碳 量超过 ０ ０ ～０ ０ ％ ，又缺少 Ｔ 、Ｎｂ等 ．２ ．３ ｉ 能控 制碳 的元素 时 ，处于腐 蚀介 质 中往 往就 可 以 见 到 晶 间腐 蚀 现 象 。这 说 明 ，
的 正 常使用 和安全 性 ，还 给企 业造 成经
ｔｓ ‘）
图 １ １－８ ８ 钢的晶间腐蚀敏感温度 一时 间曲线
维普资讯
散 ，与铬结合而 形成 Ｃ ２ Ｃ 或（ ｒ ｅ ｒ ３ ６ Ｃ 、Ｆ ） ２ ３ Ｃ６沉淀于 晶界。这时 ，由于铬的原子
成分类型有 Ｃ ｌ％一 Ｎｉ％ （８ ８ ｒ８ ９ １ — 型不 锈 钢 ） ＣＴ ％一 Ｎｉ ％ 、 ＣＴ ％ 一 、 １ ８ １ ２ ２ ３
—
—
ｋ
Ｎｉ３ １ ％、Ｃｒ５ ２ ％一 Ｎｉ０ ２ ％等 。常用的有 １ １ ＮｉＴｉ ＣＴ ９ 。奥氏体不锈钢的焊接性从 ８
按 正火 状态 下钢的 组织 状态 ，分为 马氏
下 使用 ，于 常温 下腐 蚀介 质 中工作 ，它 的耐 蚀性 能是 基 于钝化 作 用 ：奥 氏体 不
锈钢 含 有较 高的铬 ，铬 易氧化 形 成致 密 的 氧化 膜 ，能提 高钢 的 电极 电位 ， 因此 具 有 良好 的耐 蚀性 能 。当含铬 量 １ ８％ 、
状态 。若 经再 次 中温加热 （ ４ ０～８ ０ 在 ５ ５ ℃ 之 间 ） 则 过 饱 和 的 碳 将 向 晶 界 扩 ，
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀一．什么是晶间腐蚀Cr-Ni奥氏体为不锈钢的晶间腐蚀是在特定的腐蚀介质中材料的晶粒边界受到腐蚀使晶粒之间失去结合力，使这部位的强度，塑性丧失。
冷弯时出现裂纹，或脆断或晶粒脱落且落地无声的一种局部腐蚀现象。
使不锈钢产生晶间腐蚀使不锈钢产生晶间腐蚀的介质有:HNo3,H3PO4,H2So4,HF,HNo3+HF,HNo3+HAC,HNo3+No3盐,H2SO4+FeSo4等，为保证钢的质量，不锈钢钢材出厂前需要进行晶间腐蚀倾向检验。
二．铬—镍奥氏体不锈钢敏化态晶间腐蚀的原因：晶间腐蚀与晶界碳化物沉淀（析出）有关，将铬—镍不锈钢加热到高温（1000︿1150℃；随钢种而异）保温后快冷(水冷),此时铬-镍不锈钢中含碳量在0.02—0.03以上时.碳在钢中即处于过饱和状态,随后在不锈钢的加工及设备制造和使用过程中,若再经过450︿850℃的敏化温度加热(如焊接后使用,则钢中过饱和的碳以Cr23C6(M23C6)的形式优先晶介析出，使钢产生晶间腐蚀趋向。
碳化物在晶介析出，其中含70-75%铬，由于碳从晶内向晶介扩散速度较铬快，晶介碳化物形成时耗用的铬基本不是取晶内，而是吸取晶介附近上铬，从而使晶介的铬量降至钝化的极限量12％以下，而晶粒内仍保持18％左右，即具有足够钝化能力，这样，晶粒与晶界构成微电池，晶界为阴极，受到加速腐蚀，逐渐产生晶间腐蚀现象，低温敏化时，晶介析出和晶间腐蚀趋向一致，所以敏化温度达到650℃作为敏化温度，来检验晶间腐蚀倾向的原因，一般﹥730℃敏化碳化物呈孤立颗粒状析出，贫铬区不连续，晶间腐蚀趋向小，低于650℃敏化，碳化物连续呈片状析出，贫铬区连续晶间腐蚀趋向大，三产生晶间腐蚀倾向的影响因素及控制方法1.碳形成碳化物在晶介析出,一般C％控制0.025％,先进的AOD,Vod 精炼炉可提供大工业化规模生产C≤0.03超低碳不锈钢的能力,以避免晶间腐蚀产生2.铬,镍主要是对碳的活性的影响,钢中与碳结合力强的元素如铬钼降低碳的活性,而碳的活性与碳在奥氏体中溶解度成正比,因此铬钼必然降低碳的溶解度,所以敏化加热时碳化物的析出亦减少另外镍硅等元素不形成碳化物是提高碳的活度的元素,故增加晶间腐蚀的倾向性,可见,铬提高耐晶间腐蚀性能,镍改善热穿孔的毛管表面质量,但需要控制铬镍比即铬/镍＜1.72,使管坯铁素体量＜1.5级.提高镍降低铬,即降低铬镍比,就降低了耐晶间腐蚀的倾向,3钛为防止晶间腐蚀产生的办法,除降低碳含量之外,也可向钢中加入钛,因为钛和碳的亲和力比铬和碳的亲和力强,避免晶间析出铬的碳化物,造成晶介贫铬,使钢具有高的耐晶间腐蚀性能,即向钢中加入钛和铌,优先形成碳化钛和碳化铌,一般标准中控制钛含量为Ti=5(C-0.02) ︿0.8,钢中含钛量的增加往往造成成品和半成品的质量下降,唯一办法是降低钢的中碳和氮(最好控制在0.05︿0.06％)含量.四热处理工艺的影响为防止铬镍奥氏体不锈钢产生敏化态晶间腐蚀除成功控制根本条件外,必须正确有热处理工艺保证,为使钢中钛与碳充分形成TiC,热处理温度和时间起决定作用TiC在800℃时开始形成在900℃时形成数量最多,随后在温度升高TiC数量下降.所以采用稳定化处理即在保温2小时,空冷,使TiC在晶内充分析出,可以明显提高耐晶间腐蚀性能,为使缩短热处理时间,并使材料充分软化,尤其当碳钛含量较高时,为使力学性能达到标准要求,钢管多采用固溶修理工艺为1000℃︿1050℃,水冷,此时固溶的钛量较900℃时增加,为保证晶间腐蚀合格.必须相应提高Ti/C的值,含钛不锈钢标准中的上限温度≥1100℃应尽量避免采用尤其是钢中的Ti/C值偏低时.,晶间腐蚀不容易合格五．组织的影响5.1粗晶钢比细晶钢的晶间腐蚀倾向大,.因为在一定体积内粗晶钢的晶界可能较细晶少,在固溶敏化制度处理后(650℃2小时或670℃1小时.Cr23C6沉淀数量一定时粗晶的晶介碳化物密度比细晶大,使粗晶晶介贫铬的倾向增大,热处理温度过高,易形成粗晶,尤其采用电接触加热理时,凭目测往往会超温,造成晶粒粗大,晶间腐蚀不合格。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施
１、引言随着现代工业的快速发展，不锈钢在现代机械生产加工中得到广泛应用。
通常不锈钢指空气中能够抵抗腐蚀的钢。
它有两种分类法：一种是按化学成分，分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；另一种则按正火状态下钢的组织状态，分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体—铁素体不锈钢等。
奥氏体不锈钢是目前应用最广的不锈钢：它以铬、镍为主要合金元素，因具有优良的耐蚀性、力学性能等综合性能，导致它在生产中需求快速地增长，并占据重要的地位。
奥氏体不锈钢化学成分类型有Ｃｒ１８％—Ｎｉ９％（１８—８型不锈钢）、Ｃｒ１８％—Ｎｉ１２％、Ｃｒ２３％—Ｎｉ１３％、Ｃｒ２５％—Ｎｉ２０％等。
常用的有１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ。
奥氏体不锈钢的焊接性从理论上讲，与铁素体、马氏体不锈钢相比，被认为是较好的，它不因温度变化发生相变，对氢脆不敏感，在焊态下接头也有较好的塑性和韧性。
但这并不意味着在所有的情况下该钢的焊接质量都能达到较高的使用要求。
在役的奥氏体不锈钢焊接结构中，焊后接头出现晶间腐蚀破坏的时有发生，这不仅影响了结构的正常使用和安全性，还给企业造成经奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施黄一桓 福建省三明市机电技校 ３６５０００济损失。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀问题归根结底是与其焊接性相关，然而人们往往对它的认识不足，对它焊接性能不甚了解，选用不当的焊接工艺，而产生晶间腐蚀缺陷，导致具有寿命优势的奥氏体不锈钢早期失效。
为此，本文将对铬镍奥氏体不锈钢晶间腐蚀缺陷的产生机理进行探讨，并据此开展预防不锈钢晶间腐蚀，提高耐蚀性的初步探讨。
２、晶间腐蚀的形成条件、机理典型的１８－８型不锈钢（１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ）一般是在固溶处理状态下使用，于常温下腐蚀介质中工作，它的耐蚀性能是基于钝化作用：奥氏体不锈钢含有较高的铬，铬易氧化形成致密的氧化膜，能提高钢的电极电位，因此具有良好的耐蚀性能。
当含铬量１８％、镍量８％时，能得到均匀的奥氏体组织，且含铬和镍量越高，奥氏体组织越稳定，耐蚀性能就越好，故通常没有晶间腐蚀现象。
晶间腐蚀的机理
二、晶间腐蚀的防止和消除 进行均匀化处理
焊后, 将奥氏体不锈钢的焊接接头重新加热至850~900℃, 保温 2 h, 使奥氏体晶粒内部的铬有充分时间扩散到晶界, 使晶界处 的含铬量又恢复到大于12%(质量分数) , 贫铬区得以消失, 这叫 均匀化处理。
二、晶间腐蚀的防止和消除 铁素体含量的影响
合格标准
பைடு நூலகம்
与钢表面敲击，有清脆 的金属敲击声 弯曲 90°，无裂纹；若 开裂，开裂边缘没有晶 间腐蚀迹象。 微观金相：作为上述两 试验的补充，在上述两 试验存在争议时，提供 判定依据
三、晶间腐蚀试验方法 核电设计中常用的奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法
标准 敏化处理条件 适用范围 加 热 至 650± ， 加 热 时 间 不 超 过 5min，保温10min后，立刻水冷 低碳(C≤0.06)18-10钢 加 热 至 675± ， 加 热 时 间 不 超 过 5min，保温10min后，立刻水冷 含Mo低碳(C≤0.06)18-10钢 加 热 至 700± ， 加 热 时 间 不 超 过 RCC-M MC 5min ，保温 30min 后，缓慢随炉冷 超低碳(C≤0.03)18-10钢；含稳定化元素(Ti,Nb)的18-10 1310 却(60±/h)至后，空冷 钢 加 热 至 725± ， 加 热 时 间 不 超 过 5min ，保温 30min 后，缓慢随炉冷 含Mo超低碳(C≤0.03)18-10钢；含稳定化元素(Ti,Nb)以 却(60±/h)至后，空冷 及Mo的18-10钢 超低碳(C≤0.03)钢或稳定化钢(添加Ti或Nb)，压力加工 试件 超低碳(C≤0.03)钢或稳定化钢(添加Ti或Nb)，铸件 焊后还要进行以上热加工的焊接件
四、晶间腐蚀要求 RG1.44对于工艺评定的要求
再说不锈钢晶间腐蚀
再说不锈钢晶间腐蚀1问题的提出晶间腐蚀是奥氏体不锈钢最常见的腐蚀形式，那么产生晶间腐蚀的机理是什么？在什么介质环境下会引起晶间腐蚀？防止和控制晶间腐蚀的主要方法有哪些？奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境焊后是否都要热处理？本文查阅有关的标准、规范，专著，结合生产实际谈谈个人看法。
2晶间腐蚀的产生机理晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀，腐蚀沿着金属或合金晶粒边界或它的临近区域发展，而晶粒腐蚀很轻微，这种腐蚀便称为晶间腐蚀，这种腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱。
严重的晶间腐蚀，可使金属失去强度和延展性，在正常载荷下碎裂。
现代晶间腐蚀理论，主要有贫铬理论和晶界杂质选择溶解理论。
2.1贫铬理论常用的奥氏体不锈钢，在氧化性或弱氧化性介质中之所以产生晶间腐蚀，多半是由于加工或使用时受热不当引起的。
所谓受热不当是指钢受热或缓慢冷却通过450～850℃温度区，钢就会对晶间腐蚀产生敏感性。
所以这个温度是奥氏体不锈钢使用的危险温度。
不锈钢材料在出厂时已经固溶处理，所谓固溶处理就是把钢加热至1050～1150℃后进行淬火，目的是获得均相固溶体。
奥氏体钢中含有少量碳，碳在奥氏体中的固溶度是随温度下降而减小的。
如0Cr18Ni9Ti,在1100℃时，碳的固溶度约为0.2%,在500～700℃时，约为0.02%。
所以经固溶处理的钢，碳是过饱和的。
当钢无论是加热或冷却通过450～850℃时，碳便可形成（Fe、Cr）23C6从奥氏体中析出而分布在晶界上。
（Fe、Cr）23C6的含铬量比奥氏体基体的含铬量高很多，它的析出自然消耗了晶界附近大量的铬，而消耗的铬不能从晶粒中通过扩散及时得到补充，因为铬的扩散速度很慢，结果晶界附近的含铬量低于钝化必须的的限量（即12%Cr）,形成贫铬区，因而钝态受到破坏，晶界附近区域电位下降，而晶粒本身仍维持钝态，电位较高，晶粒与晶界构成活态———钝态微电偶电池，电池具有大阴极小阳极的面积比，这样就导致晶界区的腐蚀。
不锈钢压力容器腐蚀与对策探析
不锈钢压力容器腐蚀与对策探析摘要:碳析出是导致奥氏体不锈钢晶间腐蚀的主要原因。
晶间腐蚀不会在金属表面留下破坏痕迹，金属依旧有光泽，但实际上，晶粒间的结合力正在不断下降，在冷弯作用下，金属表面极易产生裂缝，会对压力容器造成破坏。
晶间腐蚀的隐蔽性与破坏力较强，造成的危害较为严重。
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀可采取有效的的预防与处理对策，如应用超低碳不锈钢;在热工艺实施后开展固溶处理;实施稳定化处理、均匀化处理;焊接中减少线能量输入;做好焊接控制。
这些措施的运用，可大大降低奥氏体不锈钢压力容器出现晶间腐蚀问题的几率。
关键词:奥氏体不锈钢;压力容器;晶间腐蚀;预防对策导致奥氏体不锈钢压力容器出现晶间腐蚀的原因是碳析出，会对整个压力容器的安全稳定运行造成巨大影响。
奥氏体不锈钢压力容器一旦出现晶间腐蚀现象，整个结构不仅会出现早期失效情况，还会影响到钢材的正常使用，会造成生产事故，将给企业带来巨大的经济损失。
1造成奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀的原因奥氏体不锈钢在常温条件下溶解度较小，普遍控制在0。
025%，但其中所蕴含的碳元素却是平均值的几倍，相应的碳元素可能是γ－Fe中的过饱和体。
奥氏体不锈钢耐腐蚀的根本原因是其自身含有铬镍等元素，会对金属电极电位予以加强。
当金属集体中的铬含量为11、7W时，处于阳极区域内的基体表面会逐渐生成一层具有致密性的氧化膜，即钝化膜。
碳析出是导致奥氏体不锈钢晶间腐蚀的主要原因。
不锈钢本身虽然不会出现晶间腐蚀问题，但经过固溶处理后的不锈钢金相组织会发生转变，形成单一奥氏体组织，并在这个过程中经过热成型工艺处理、焊接工艺处理，致使过饱和碳析出。
但此时的碳析出已不再是单质形式，而是产生了一种全新的碳铬化合物。
虽然阳极区受到钝化膜的影响，实际反应会遇到一定阻碍，但阳极电位会被大幅增加，而基体的电化学腐蚀反应会逐渐变慢。
不锈钢的晶粒边界在300℃的高温环境下会析出铬、氮化铬以及碳化铬化合物，使不锈钢中的铬含量严重超出规定平均值，造成高铬相问题的出现。
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2 晶间腐蚀的预防
可能引起不锈钢制压力容器晶间腐蚀倾向的介质如下 : (1) 无机酸 ———硝酸 、硫酸 、盐酸 、磷酸 、铬酸 、亚硫酸 、氢氟 酸 、氢溴酸 、氢碘酸 、氢氰酸 、氯氰酸 、氨基磺酸 、次氯酸等 ; (2) 有机酸 ———工业乙酸 、乙酸酐 、甲酸 、草酸 、乳酸 、乙二 酸 、丙二酸 、苯二酸 、环烷酸 、水杨酸 、脂肪酸 、苹果酸 、柠檬酸 、马
作者简介 :黄菲 (1984 - ) ,女 ,北京化工大学 ,硕士 ,安全技术及工程专业 。 E - mail: hxlahf@163. com
2010年 38卷第 4期
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来酸 、马来酐 ,富马酸等 ; (3) 盐类 ———硝酸铵 、硝酸钙 、硝酸银 、硫酸铜 、硫酸铁 、硫
酸钠 、硫酸铝 、硫酸氢钠 、硫酸亚铁 、亚硫酸铁 、亚硫酸钙 、氯化 钠 、氯化铁 、氯化铬 、次氯酸钠 、氢氟酸钠等溶液 ;
晶间腐蚀倾向降至最低 ,保证奥氏体不锈钢制压力容器的安全 运行 。
参考文献 [ 1 ] 曲兴胜. 奥氏体不锈钢晶间腐蚀 [ J ]. 辽宁工学院学报 , 2007, 27
( 1) : 49 - 50. [ 2 ] GB / T 21433 - 2008,不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验 [ S]. [ 3 ] 王非. 化工压力容器设计 ———方法 、问题和要点 [M ]. 第二版 ,北
515
06Cr18N i11 Ti
515
06Cr17 N i12Mo2
550
022Cr19N i13Mo3
515
02Cr19N i10
485
022Cr17 N i12Mo2
485
022Cr19N i13Mo3
515
延伸率 A / %
40 40 40 40 40 40 40
硬度 不大于
210 200 220 220 210 220 220
(3)进行固溶化处理 。奥氏体不锈钢经固溶处理后 ,其力学 性能比较如表 2 (参考标准 GB / T4237 - 2007不锈钢热轧钢板和 钢带 )所示 ,可见其强度和塑性非常接近 , 而所有的奥氏体不 锈钢均不能热处理强化 ,只能通过冷作硬化以提高强度 、硬度 , 在产品性能允许的情况下选用适当的材料 ,同时避免在晶间腐 蚀的敏感温度区间的停留时间 ,这是避免晶间腐蚀最有效的办 法;
图 1 晶界析出及贫铬区示意图
合物等铬含量高于甚至大大高于不锈钢平均铬含量的高铬相 ,
致使晶界高铬相与晶粒外缘相邻接的狭长区域的铬含量大大下 降 ,称为贫铬区 (详见图 1. 晶界析出及贫铬区示意图 ) 。当热过 程较短时 ,晶粒本体的铬原子来不及充分向贫铬区扩散补充 ,温 度下降后 ,贫铬区得以保持 。在以后接触到某些具有晶间腐蚀 能力的介质时 ,贫铬区的溶解速度会大大超过晶粒本身 。晶粒 本身为钝化腐蚀时 ,贫铬区常常为活化腐蚀 ,因而会产生晶间腐 蚀 。不锈钢贫铬区的存在是不锈钢产生晶间腐蚀敏感性的最重
(4) 焊接控制 : ①调整焊缝的化学成份 ,加入稳定化元素减 少形成碳化铬的可能性 ,如加入钛或铌等 ; ②减少焊缝中的含碳 量 ,可以减少和避免形成铬的碳化物 ,从而降低形成晶界腐蚀的 倾向 ; ③控制在危险温度区的停留时间 ,防止过热 ,快焊快冷 ,使 碳来不及析出 ; ④合理安排焊接顺序 ,多层焊和双面焊时 ,后一 条焊缝的热作用可能对先焊焊缝的过热区起到敏化温度加热的 作用 。为此 ,双面焊缝中与腐蚀介质接触的一面应尽可能最后 焊接 [6 ] 。
HUAN G Fei1 , HU X iao - long2 (1 M echanical and Electrical Engineering Institute, B eijing University of Chem ical Technology, B eijing 101100;
2 B eijing Guohua Tegao Chem ical Equipm ent Co. , L td. , B eijing 101113, China)
京 ,化学工业出版社 , 2008: 173. [ 4 ] 林晓云. 18 - 8奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀的评定及控制 [ J ].
理化检验 - 物理分册 , 2007, 43 (5) : 236 - 238. [ 5 ] GB / T4237 - 2007,不锈钢热轧钢板和钢带 [ S ]. [ 6 ] 黄一桓. 奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施 [ J ]. 中国科技 ,
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2010年 38卷第 4期
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防
黄 菲 1 ,胡晓龙 2
(1 北京化工大学机电工程学院 , 北京 101100; 2 北京国华特高化工设备有限公司 , 北京 101113)
摘 要 :晶间腐蚀是奥氏体不锈钢制压力容器产生失效的主要原因之一 ,严重影响了容器的安全运行 。本文阐述了奥氏体不
旧牌号
0Cr18N i9 0Cr18N i10Ti 0Cr17N i12Mo2 0Cr19N i13Mo3 00Cr19N i10 00Cr17N i14Mo2 00Cr19N i13Mo3
表 2 压力容器常用奥氏体不锈钢板力学性能 [5 ]
新牌号
抗拉强度 Rm /MPa 不小于
06Cr19N i10
(4) 其他 ———氢氧化钠 、硫化铁 、硫化铝 、硫化铁 、湿二氧化 硫 、三氯化铁 、尿酸氨基甲酸铵溶液 、亚硫酸纸浆 、牛皮纸浆 、亚 硫酸蒸煮液 、玉米淀粉浆 (由盐酸或硫酸制 ) 、甜 菜汁 、石油原 油 、油田污水 、海水 、清水堆高温水 、人体液等 [2 ] 。
3 解决不锈钢压力容器晶间腐蚀倾向的措施
要的原因之一 [2 - 3 ] 。晶间腐蚀发生后 ,金属虽然表面仍保持一 定的金属光泽 ,也看不出被破坏的迹象 ,但晶粒间的结合力已显 著减弱 ,强度下降 ,冷弯后表面出现裂缝 ,容器容易遭到破坏 。 晶间腐蚀隐蔽性强 ,突发性破坏几率大 [4 ] ,因此有严重的危害 性 ,尤其在焊接时 ,焊缝附近的热影响区更容易发生晶间腐蚀 。钢制压力容器产生晶间腐蚀的措施 。
关键词 :奥氏体不锈钢 ;压力容器 ;晶间腐蚀
The Rea son of Corrosion of Austen itic Sta in less Steel Pressure Vessels and Preven tion
2006, 16: 88 - 90. [ 7 ] HG 20581 - 1998,钢制化工容器材料选用规定 [ S].
Key words: austenitic stainless steel; p ressure vessels; intergranular corrosion
不锈钢由于其具有优良的耐均匀腐蚀性能 、力学性能和工 艺性能 ,而成为压力容器 (包括固定式和移动式压力容器 、热交 换器等 )应用最多的耐蚀金属材料 。其中奥氏体不锈钢又以其 良好的综合性能占不锈钢总产量和使用量的 70%左右 [1 ] 。但是 由于奥氏体 不 锈 钢 容 器 在 氧 化 和 弱 氧 化 介 质 中 会 产 生 晶 间 腐 蚀 ,或使设备局部腐蚀穿漏 ,或使材料丧失力学性能 ,所以晶间 腐蚀失效的研究及预防成为奥氏体不锈钢压力容器设计中必不 可少的一个环节 。
1 晶间腐蚀的成因
不锈钢耐腐蚀的根本原因在于它含有铬 、镍等提高金属电
极电位的元素 。在金属基体中 ,当铬含量达到 1117w t%时 ,含铬
不锈钢就能在其阳极 (负极 )区的基体表面形成一种致密的氧化
膜 Cr2O3 ,即钝化膜 。钝化膜可以阻碍阳极区的反应 ,同时增加 阳极电位 ,减缓基体电化学腐蚀 。然而不锈钢在 300℃以上的热 过程中 ,晶粒边界会析出碳化铬 、氮化铬和铬的其他金属间的化
Abstract: The intergranular corrosion was one of the most important reasons to lead austenitic stainless steel p ressure vessels to failure, which seriously affected the safe operation of austenitic stainless steel p ressure vessels. The fundamental mechanism of intergranular corrosion of austenitic stainless steel was elaborated, and four m easures were put forward to p revent austenitic stainless steel p ressure vessels from intergranular corrosion.
(1)选用低碳和超低碳不锈钢 ,如 00Cr18N i10N、00Cr19N i10、 00Cr17N i14Mo2等 ,使晶间腐蚀敏感性降低到最小值 ,且强度相对较 低 ,目前这一方法已成为解决不锈钢晶间腐蚀问题的主要方法 ;
(2)利用合金化原理 ,避免形成铬的碳化物 。 Ti、Zr、Nb、V、 Mo、W、Cr、M n、Fe都是碳化物形成元素 ,形成碳化物的亲和力依 次降低 。综合比较之后 ,选择了钛和铌 ,即在形成铬的碳化物之 前 ,先形成钛的碳化物 。这样就保护了铬不被流失 ,避免形成贫 铬区 ,基本上也能解决晶间腐蚀问题 ;
4 结 语
奥氏体制不锈钢压力容器的晶间腐蚀倾向严重影响了奥氏 体不锈钢制压力容器的安全运行 。应通过正确的选材 ,应尽量 选用低碳和超低碳不锈钢 ,严格控制焊接过程 ,选择合适的焊接 方法 、焊接材料 ,遵循相关的焊接工艺 ,才能保证奥氏体不锈钢 的焊接质量 。同时 ,用于上述介质环境时 ,应按 GB / T 4334 2008《不锈钢晶间腐蚀试验方法 》进行晶间腐蚀倾向试验 [7 ] ,将