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

316

OCr17Ni12Mo2

316L

OO Cr17Ni14Mo2

304

O Cr18Ni9

304L

O Cr18Ni10

321

OCr18Ni10Ti

C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。笔者曾作过这样的试验,在无菌液贮罐(外带夹套,夹套内走氯化钙)的制作中,筒体材料一台选316L,而一台选321,对其在制造中考虑到其它因素(从结构、焊接工艺、制后处理等方面加以保证)。结果3161L贮罐只使用了3-4月就出现腐蚀,而另一台321贮罐使用近两年还没出现腐蚀。因此,我们在实际应用中要想合理选用奥氏体不锈钢,就得了解其腐蚀机理,从而采用相应的避免腐蚀措施。1、奥氏体不锈钢的腐蚀机理:

奥氏体不锈钢的常见腐蚀:有晶间腐蚀、点蚀和应力腐蚀等。

1.1当奥氏体不锈钢在制造和焊接时,加热温度和加热速度处在敏化温度区域时,材料中过饱和碳就会在晶粒边界首先析出,并与铬结合形成碳化铬,此时碳在奥氏体内的扩散速度比铬扩散速度大,铬来不及补充晶界由于形成碳化铬而损失的铬,结果晶界的铬的含量不断降低,形成贫铬区,使电极电位下降,当与含氯离子等腐蚀介质接触时,就会引起微电池腐蚀。虽然腐蚀仅在晶粒表面,但却迅速深入内部形成晶间腐蚀。由此,我们知道产生晶间腐蚀的原因有:只有在

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敏化温度区域内,才会造成贫铬区;还与其含碳量有关,含碳量越多,贫铬区渗入晶界的深度越大,从而引起晶间腐蚀。

1.2奥氏体不锈钢点蚀的原因,当材料与含氯离子等腐蚀介质接触时,氯离子在材料钝化膜的缺陷地方,如夹杂物、贫铬区、晶界、焊缝热影响区等处,侵入钝化膜,与金属离子结合形成强酸盐而溶解钝化膜,从而形成微电池,产生点蚀。

1.3应力腐蚀是在拉应力和腐蚀介质联合作用下金属材料所发生的局部腐蚀破坏,破坏形态是裂纹、裂缝直至断裂。这是一种危害十分严重的局部腐蚀。

2、奥氏体不锈钢常见的避免腐蚀措施:

2.1降低不锈钢中含碳量,可避免或减少碳化铬在晶间析出,从而减少或避免晶间腐蚀。如选用316L (O OCr17Ni14Mo2)、304L(OO Cr18Ni10)等超低碳不锈钢。

2.2固溶处理,在高温作用下使碳化物全部溶解在奥氏体中,从而消除晶间腐蚀的倾向。

2.3材料在焊接时,采用自动氩弧焊(无自动氩弧焊时采用手工氩弧焊,低电流并快速冷却),并可用水激冷却,减少热影响区,从而减少或避免晶间腐蚀和点蚀。

2.4焊接后需抛光,内壁作酸洗钝化处理,使材料内表面形成钝化膜,能延缓或避免氯离于穿透钝化膜而产生点蚀。

2.5增加钼的含量,能有效地防止点蚀,这与氯离子结成MoO CL2保护膜有关。

2.6在结构设计上,减少焊缝或错开安排焊缝,对高温使用的材料要设热补偿结构,从而减少热影响或应力集中区域,从而减少应力腐蚀倾向。

2.7增加镍含量,加入较低多的硅,降低杂质P、N含量,有利于提高其耐氯化物应力腐蚀破坏性能。

3、总结

由此看来,对奥氏体不锈钢选择需要充分考虑各相关因素,对防止奥氏体不锈钢腐蚀起着重要的作用。

参考文献

GB14976、GB13296

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2006年12月奥氏体不锈钢的常见腐蚀及避免措施