晶间腐蚀

不锈钢产品晶间腐蚀的危害和防止措施

自然界的腐蚀无处不在，腐蚀给人类带来的危害和损失远远的超过了火灾、水灾和地震等自然灾害的总合，它可以在不知不觉中毁掉你能看到的东西，腐蚀造成损失是非常巨大的，而由于腐蚀引起的突发恶性事故，不仅仅带来巨大经济损失，而往往会引发火灾、中毒、爆炸、人身伤亡等灾祸，造成严重的社会后果，应引起我们的高度重视。据资料统计在石油化工设备腐蚀失效设备中，我国每年因金属腐蚀造成的损失至少200亿，晶间腐蚀占了9%左右。

1.晶间腐蚀的特征：

晶间腐蚀与一般的腐蚀不同，它不是从金属外表面开始，而是集中发生在金属的晶界区，沿着金属晶界向内部扩展。这种腐蚀使得金属在外表面看不出任何迹象的情况下，完全丧失其力学性能，危害极大。已晶间腐蚀的不锈钢产品，表面看起来还是很光亮的，但是内部已经损坏，严重时已失去金属的声音，在外表面轻轻的敲击就会破碎成细粒。用显微镜观察，发现晶界已成网状，晶界区因腐蚀已造破坏，这时晶粒已接近分离状态，稍受外力作用即发生晶界断裂，成为粉末，造成设备破坏和人员伤亡。晶间腐蚀隐蔽性强是突发事故，危害巨大。

2.晶间腐蚀原因：

2.1介质：引起A氏体不锈钢晶间腐蚀的介质主要酸性介质，如工业醋酸、硫酸、硝酸、草酸、盐酸等，在强氧化性介质中，随着不锈钢中Cr含量的减少，出现晶界贫Cr,因此晶界的腐蚀速度远远大于晶粒本体的腐蚀速度。

2.2不锈钢是否产生晶间腐蚀以及腐蚀的程度取决于产品的受热过程，不锈钢在450°C~850°C范围内加热，有产生晶间腐蚀的倾向，其中在650°C~750°C范围内加热对晶间腐蚀最为敏感，此温度称为“敏化温度”，在敏化温度下产生的晶间腐蚀倾向的时间最短，加热时间越长，晶间腐蚀的倾向越大。

2.3晶界合金元素的贫Cr化是产生晶间腐蚀的主要原因，不锈钢在450°C~850°C范围内，Cr的碳化物主要在晶间析出，这种碳化物中Cr的含量远高于基体中的含Cr量，势必引起临近区域Cr的集聚和扩散，从而形成贫Cr区（Cr<12%），贫Cr区不能抵抗某些介质的腐蚀，就形成晶间腐蚀。2.4钢种的含碳量越高，碳向晶界扩散的倾向越大，晶间腐蚀的倾向就越大，

2.5发生晶间腐蚀的电化学条件

2.5.1晶粒和晶界区的组织不同，电化学性质存在显著差异，晶界为阳极，晶粒为阴极，两级的电位不同，形成电位差，这是产生晶间腐蚀的内因。

2.5.2腐蚀和应力、晶界间的不均匀性有关，晶粒和晶界间的差异要在一定的条件和环境温度下才能显露出来，在腐蚀介质和内外应力的作用下，晶界的电化学腐蚀就显现出来了，这是产生腐蚀的外因条件。

3.防止晶间腐蚀的措施：

3.1原材料

3.1.1首先应满足晶间腐蚀的要求，进厂后进行复验，合格后入库。

我司目前不锈钢材料晶间腐蚀的种类按GB/T4334标准中E法、B法、C法（三周期或五个周期）

3.1.2 B法、C法试样尺寸及制备数量

3.1.3 E法试样尺寸及制备数量

3.1.4试验方法介绍

板材晶间腐蚀检验的目的就是为了检测其腐蚀的程度，以及导致腐蚀的原因，并且得到一个确切的腐蚀数据。如板材不合格下面的产品制造也就无从谈起。

3.2焊接工艺评定：技术科负责按NB/T47014对不锈钢产品要求晶间腐蚀B、C的焊接接头进行系统的评定并完善评定报告，编制WPS。

3.3焊接工艺通用要求：

3.3.1不锈钢材料厚度≥8mm时应开坡口。

3.3.2有晶间腐蚀E法要求的产品仍按照原来的焊接方法执行，但纵缝、环缝应开内坡口，埋弧自动焊接后，背面碳弧气刨清根打磨后埋弧自动焊焊接，焊接规范按工艺执行。

3.3.3有晶间腐蚀B法、C法要求的产品、塔器应严格按照W17-58塔的焊接方法和工艺执行。

3.3.4受压元件的焊缝不允许采用CO2气体保护焊。

3.3.5工艺上增加焊缝宽度等要求

3.3.6其它要求按焊接工艺执行。

3.4制造过程中应重点注意的问题：

3.4.1重视焊前准备工作：

（1）技术准备：焊工在施焊前：熟悉产品焊接工艺，了解产品焊接接头要求的焊工持证项目，掌握产品焊接接头的焊接参数。

（2）设备和焊接材料准备

焊工在施焊前应确定焊接设备及工装的完好；焊接参数调整，按焊接工艺的规定领取和使用焊接材料。

（3）工件准备

（a）坡口加工及清理：施焊前焊工应检查坡口加工的角度、钝边是否符合工艺要求，检查表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，应清除焊接接头的内外坡口表面及坡口两侧母材表面至少20mm范围内的氧化物、油污、熔渣及其它有害物质。

现场施焊的巨力RH17-81塔由于手工打磨坡口角度不均匀有的筒节角度大，有的筒节角度小，对装间隙不均匀，导致焊接纵缝时有的焊两遍，有的焊一遍。

（b）焊接接头组对质量

施焊前应检查组对质量，点固焊在焊接过程中焊点不得开裂，并不影响底层焊缝的施焊；对口错边量、组对间隙等符合工艺规定。

（c）对允许碳弧气刨背面清根的焊接接头施焊前，应检查清根的质量是否满足3.4.5条的规定。

3.4.2产品试件的晶间腐蚀

我司目前不锈钢产品试件晶间腐蚀的种类按GB/T4334标准中E法、B法、C 法（三周期或五个周期）

产品试件的晶间腐蚀试验不合格就意味着产品不合格，如果工艺评定合格，产品不合格那是施焊过程未严格执行焊接工艺的问题。

3.4.3针对2.4条严禁任何可能导致焊缝增碳和焊接部位重复加热的现象。（a）有晶间腐蚀B法、C法要求的产品、塔器严禁碳弧气刨清根

（b）为避免碳和杂质混入焊缝，坡口及其两侧各20mm范围内应进行表面清理，坡口两侧各100mm范围内应涂上白粉或其他防飞溅涂料，当无法达到防飞溅要求时，扩大涂刷范围。

（c）组装过程中临时所需要的楔铁、垫板等与壳体表面接触的用具用与母材一致的不锈钢材料，防止铁离子的污染。

3.4.4不锈钢焊接时，应符合下列规定：

a)宜采用窄焊缝、多道焊，小电流、快速焊以减少焊接接头在敏化温度范围内的停留时间。

b)层间温度宜控制在100℃以下

c)每一焊道完成后，均应彻底清除焊道表面的熔渣并清除各种表面缺陷

d)每层焊道的接头应错开

f)埋弧自动焊接的引弧板、熄弧板不允许强力去除。

g)手工焊接时不允许摆动操作,焊缝的覆盖宽度C(C1)与焊接方法和工艺有关，应控制在1~3mm。

下图的焊缝的宽度适合焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊的焊接方法。