太钢SUS304L超低碳不锈钢中板的耐蚀性

太钢SUS304L超低碳不锈钢中板的耐蚀性

SUS304L(00Cr19Ni10)超低碳奥氏体不锈钢在抗晶间腐蚀能力上，明显高于国际上已基本被淘汰而国内仍在广泛使用的

SUS321(0Cr18Ni9Ti)。济南化肥厂硝酸设备和秦山核电站使用的太钢中板产品的耐蚀性能达到了＜0.5 mm/a的水平。

1 304L不锈钢板的生产工艺

304L不锈钢板的工艺流程为：AOD炉(18t)→铸锭(4t、6.2t)→开坯→粗轧→精轧。

电弧炉冶炼的C量为1.5%，Cr、Ni控制在规格的中上限，Si＜0.5%，

出钢温度1 600～1 650 ℃；AOD炉脱碳期O

2/Ar(N

2

)比例分别为3∶1，

1∶1和1∶3，精炼期用Fe-Si还原并进行成分调整，出钢温度1

640±10 ℃。

钢锭总加热时间15 h(1 150 ℃，2.5h；1 250 ℃，3 h)，开坯温度1 150 ℃，终轧温度800～900 ℃。钢坯经精整后加热至1 260±10 ℃，热轧成中板经辊底炉1 050～1 100 ℃(保温时间6 min/mm)固溶处理。

2 化学成分对304L不锈钢板晶间腐蚀的影响

为提高铬镍奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀性能，工业生产上常采用下列两种方法；

(1) 在铬镍奥氏体钢中加入比铬更易形成碳化物的元素钛、铌等(如0Cr18Ni9Ti)，因钛、铌的碳化物TiC、NbC较铬的碳化物难于溶入

奥氏体中，所以敏化温度范围内加热时，则不会于晶界处析出Cr

23C

6，

亦不会在腐蚀介质中产生晶间腐蚀。但加钛稳定钢因有Ti(CN)污染钢

液问题，含钛钢已逐渐被淘汰。

(2) 将18-8型钢的碳含量降至0.03%以下(如304L)，使之减少在晶界处析出碳化物的数量，而防止发生晶间腐蚀破坏。但实验证明，对于304L钢，当要求敏化处理后，在65%沸腾硝酸中的腐蚀速率不超过0.65 mm/a，或0.5 mm/a时，钢中的碳含量不应超过0.02%，当钢中碳含量超过0.02%时，其年腐蚀速率急剧上升(图1)［1，2］。

图1 SUS 304L钢中的碳含量与腐蚀率的关系

(a)文献［1］，(b)太钢产品(敏化处理：(a)650 ℃×2 h (b)650 ℃×1

h) 试验方法：65%沸腾HNO

3

48 h×5次

Fig.1 Effect of carbon content on corrosion rate of SUS304L

steel, 65% boiling HNO

3

for 48 h×5

(a) Reference ［1］; (b) Products manufacturing at Taiyuan Sensitizing heat treatment: (a) 650 ℃ for 2h; (b) 650 ℃ for 1h

太钢304L超低碳不锈钢中板化学成分和在65%沸腾HNO

中的腐蚀

3

速率列于表1。由表1和图1b［3］可见，太钢304L钢的中板碳含量为0.015%～0.020%，65%沸腾硝酸年腐蚀速率为0.14～0.39 mm，1998年太钢为秦山核电站生产的SUS304L超低碳不锈钢中板的碳含量＜

0.020%，其耐蚀水平满足了＜0.5 mm/a的要求。

表1 太钢304L不锈钢中板的化学成分和耐蚀性

Table 1 Chemical composition and corrosion resistance of SUS304L extra-low carbon stainless steel medium plate produced at Taiyuan Iron and Steel Co Ltd

实践表明，在304L钢Cr、Ni含量的规格范围内，Cr，Ni含量的变化对钢的晶间腐蚀性能没有显著影响。

3 热处理工艺对晶间腐蚀的影响

固溶处理重要的工艺参数是处理温度、时间和冷却速度。敏化态和固溶态晶间腐蚀对热处理工艺的要求有根本的不同。由于硅和磷等在晶间的偏聚、在特定介质中所发生的固溶态晶间腐蚀，要求碳充分固溶。所以提高处理温度和快速冷却是非常需要的，它直接决定着产品的耐蚀性能。但是对于敏化态晶间腐蚀，由于产品在耐蚀性试验前要在碳化物析出速度最快的650 ℃进行1个小时的析出，所以产品在热处理时碳的固溶程度对于敏化后最终碳的析出程度已没有任何影响［1］。这一点从图2和图3也可以看到。固溶温度从1 000～1 100 ℃，加热时间从10～120 min，腐蚀率没有变化。

图2 SUS 304L热处理温度对耐蚀性的影响(650 ℃敏化1 h 65%HNO

3

试验)

Fig.2 Effect of solid solution treatment temperature on corrosion rate of SUS 304L steel - Sensitized at 650 ℃ for 1h,

test

boiling 65% HNO

3

图3 SUS 304L固溶处理加热时间对敏化态晶间腐蚀的影响(650 ℃敏

试验)

化1 h 65%HNO

3

Fig.3 Effect of solid solution treatment time on corrosion rate

of SUS 304L steel - Sensitized at 650 ℃ for 1h, boiling 65% HNO

3

test

4 结论

试验条件下，其耐蚀水平要达到太钢生产的SUS304L在65%HNO

3

≤0.5 mm/a的水平，钢中的碳含量应≤0.02%；对需要进行敏化态晶间腐蚀试验的产品，热处理温度、加热时间和冷却速度对晶间腐蚀性能没有明显影响。