国产精品91久久久久久-亚洲国产精久久久久久久av-97久久人国产精品婷婷-99久久精品国产一区二区桃色

menu

不銹鋼材料

您的當前位置:網(wǎng)站首頁 > 不銹鋼材料 > 如何防止不銹鋼出現(xiàn)晶間腐蝕縫隙腐蝕點腐蝕和應力腐蝕疲勞

如何防止不銹鋼出現(xiàn)晶間腐蝕縫隙腐蝕點腐蝕和應力腐蝕疲勞

來源:至德鋼業(yè) 日期:2020-07-05 13:05:14 人氣:1724

   不銹鋼耐腐蝕的原因在于其表面能形成一層薄而致密的保護膜,也稱為鈍化膜,在一般的腐蝕環(huán)境下能較好的保護不銹鋼不受氧化和腐蝕,提供今人滿意的耐蝕性能。但是如果鈍化膜由于外界機械因素、苛刻的化學侵蝕等原因遭到破壞,而且來不及再生或者再生能力不足,不銹鋼也會發(fā)生腐蝕,腐蝕的原因多數(shù)是因為選擇材料和使用維護不當造成的。按照腐蝕形態(tài)分類,不銹鋼的腐蝕可以分為全面腐蝕(也稱為均勻腐蝕或一般腐蝕)和局部腐蝕。局部腐蝕又包括應力腐蝕開裂(SCC)、點腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、腐蝕疲勞等。

 

  全面腐蝕是指裸露在腐蝕環(huán)境的金屬表面全部發(fā)生化學或電化學反應,均勻受到腐蝕。這種腐蝕可以測量其進行速度,也可以預測以后的腐蝕程度,是在眾多腐蝕種類之中,相對最不危險的腐蝕。當發(fā)生全面腐蝕時,材料由于腐蝕而逐漸變薄,直至腐蝕失效。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔心,因為,這種腐蝕通??梢酝ㄟ^簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預測它。所以事先知道正確的使用環(huán)境、選擇適當?shù)牟馁|(zhì)和厚度,事先可以充分預防問題。局部腐蝕發(fā)生在某些局部范圍。局部腐蝕是不銹鋼腐蝕的主要形式,破壞性最為嚴重。


一、晶間腐蝕與防止


  晶粒間界是結(jié)晶學取向不同的晶粒間紊亂錯合的界域,它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利區(qū)城。因此,在某些腐蝕介質(zhì)中,晶粒間界較其他區(qū)域可能先行被腐蝕,這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕。大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。


  不銹鋼晶間腐蝕的發(fā)生機理主要是晶界貧鉻理論。以奧氏體不繡鋼為例,通常在450~850℃,碳與Cr的親合力很強,在晶界形成主要為Cr23C6形態(tài)的碳化物,所以晶界附近發(fā)生鉻的貧化,貧鉻區(qū)鉻量不足導致鈍化能力降低,甚至消失,而晶粒本身仍具有足夠的耐蝕能力,因此,在腐蝕介質(zhì)作用下,連成網(wǎng)狀的晶界貧鉻區(qū)便優(yōu)先溶解而產(chǎn)生晶間腐蝕。


  奧氏體不銹鋼晶間腐蝕與鋼種含碳量、熱處理制度以及時間有關(guān),常出現(xiàn)在焊接構(gòu)件的焊縫熱影響區(qū)或者構(gòu)件經(jīng)過450-850℃加熱的部位,在介質(zhì)作用下導致這些部位的泄漏或破損。


  鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕與奧氏體鋼不同,它一般出現(xiàn)在高于900~950℃加熱后(或焊接后),甚至在水淬等急冷條件下也無法避免;而經(jīng)過750~850℃短時間加熱處理,鐵素體不銹綱的晶間腐蝕敏感性可減輕,甚至消除。


  產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼設(shè)備和部件具有以下特征,其尺寸、外形幾乎沒有變化且無任何塑性變形;除受腐蝕的區(qū)域外,其它部位沒有任何腐蝕的跡象,仍具有明顯的金屬光澤;局部取樣檢查,受腐蝕部位的強度、塑性已嚴重喪失,冷彎時不僅出現(xiàn)裂紋,嚴重時常常出現(xiàn)脆斷和晶粒脫落且落地無金屬聲。


 防止晶間腐蝕的方法:


 1. 防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕,要避免在450~850℃溫度區(qū)間長時間停留,以及優(yōu)先選擇低碳或含鈦、鈮等元素的不銹鋼,如304L、316L、321等鋼種,可以有效減少和避免晶間腐蝕。


 2. 防止鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕,主要是選用含有鈦,鈮等穩(wěn)定化元素的鐵素體不銹鋼。即使采用高純(C+N≤150ppm)鐵素體不銹鋼,只要用于焊接或使用前經(jīng)900℃的加熱條件下,也必須加入穩(wěn)定化元素鈦或鈮,或鈦、鈮復合加入。因為,高純鐵素體不銹鋼中含C+N≤150ppm也無法完全避免晶間腐蝕的產(chǎn)生。


二、點腐蝕與防止


 點蝕一般發(fā)生在特定腐蝕介質(zhì)中,特別是在含有氯離子的介質(zhì)中產(chǎn)生。使不銹鋼產(chǎn)生點蝕的常見介質(zhì)有大氣、水及水蒸汽、海水、漂白液、各種有機和無機氯化物等。點蝕是一種很危險的局部腐蝕,發(fā)生小孔然后急劇進行腐蝕,嚴重時會貫穿鋼板。點蝕可在室溫下出現(xiàn)并隨腐蝕介質(zhì)溫度升高而更易產(chǎn)生并更趨嚴重。


 點蝕發(fā)生的機理:由于鋼中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不均一性,當介質(zhì)中含有某些活性陰離子(如氯離子)時,這些陰離子首先被吸附在金屬表面某些點上,從而使不銹鋼表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜破壞又缺乏自鈍化的能力時,不銹鋼表面就發(fā)生腐蝕。這是因為在金屬表面缺陷處易顯露基體金屬,使其呈活化態(tài),而鈍化膜處為鈍態(tài)。這樣就形成活性-鈍性腐蝕電池,由于陽極面積比陰極面積小得多,陽極電流密度很大,所以腐蝕往深處發(fā)展,金屬表面很快就被腐蝕成小孔。


防止點腐蝕的措施:


  1. 選擇鈍化和再鈍化能力強的材料:由于鉻,鉬,氮等元素對提高不銹鋼的耐點蝕性非常有效,為了提高不銹鋼的鈍化和再鈍化能力,就要選用高鉻,鉬含量的奧氏體、奧氏體+鐵素體雙相鋼和鐵素體不銹鋼;選用高鉻,鉬且含氮的奧氏體和奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼。


  2. 提高不銹鋼的純度并降低鋼的不均勻性。提高不銹鋼的純度可通過爐外精煉等手段,降低鋼中氣體和非金屬夾雜物的含量;降低不銹鋼的不均勻性要防止M23C6等碳化物和σ、χ等金屬間相的析出,因為他們周圍鉻、鉬等耐點蝕元素的貧化容易使它們成為點蝕的敏感位置。


三、應力腐蝕開裂(SCC)與防止


  不銹鋼的應力腐蝕是在靜拉伸應力與特定的工作介質(zhì)共同作用下而發(fā)生的一種破壞。它是不銹鋼局部腐蝕破壞中最常見、危害最大的一種腐蝕形式。


  應力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。裂紋的形成和擴展大致與拉應力方向垂直。在微觀上,穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋,而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋,當應力腐蝕開裂擴展至某一深度時,材料將按正常的裂紋(在韌性材料中,通常是通過顯微缺陷的聚合)而斷開。因此,由于應力腐蝕開裂而失效的零件的斷面,將包含有應力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與顯微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。


  SCC的發(fā)生需要滿足三個條件:


  1.  敏感的材料:SCC主要發(fā)生在奧氏體不銹鋼中。奧氏體不銹鋼在包括氯化物水溶液的高溫環(huán)境下,容易開裂;在冷卻水、水蒸汽中的氯離子大約在50ppm以上,使用溫度大約在50℃以上的情況下容易發(fā)生;


  2. 特定的介質(zhì):導致各類不銹鋼應力腐蝕的最常見介質(zhì)是含有氯離子的自來水、工業(yè)水和海水等?;钚月入x子半徑很小且穿透力極強,很容易在貧鉻區(qū)和應力集中處吸附并形成裂紋源,產(chǎn)生微裂紋。


  3. 靜拉伸應力:冷加工引起的殘留應力、焊接和反復加熱冷卻引起的熱應力等。馬氏體系、鐵素體系不銹鋼根據(jù)不同的條件會引起應力腐蝕開裂,但在含有氯離子的水溶液中抵抗SCC的能力遠高于奧氏體系不銹鋼,而且在負荷應力不大的情況下不會引起開裂。


  應力腐蝕開裂的防止措施:


  1. 冷加工或焊接后進行熱處理,消除或減少殘余應力;


  2. 選擇鉬含量高的不銹鋼如316L,或者含鉬且為高純鐵素體不銹鋼的444,或者抗SCC優(yōu)良的雙相不銹鋼;


  3. 注意使用環(huán)境,盡量避免過多的氯離子存在,避免長期靜水環(huán)境中使用(氯離子容易積聚)。


 四、縫隙腐蝕與防止


  在電解液中,金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙,縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動受到了阻滯,形成濃度差電池從而產(chǎn)生局部腐蝕,這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。這種腐蝕常發(fā)生在不銹鋼設(shè)備中法蘭的連接處,墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處。


  研究表明,幾乎所有的腐蝕介質(zhì)均可引起不銹鋼的縫隙腐蝕,而沒有特定介質(zhì)的選擇,但是在含氯離子環(huán)境中的縫隙腐蝕則最為常見??p隙腐蝕對縫隙尺寸有一定的要求,既要使縫隙內(nèi)外溶液之間的物質(zhì)遷移發(fā)生困難,還要能允許溶液進入縫隙內(nèi)。不銹鋼產(chǎn)生縫隙腐蝕的縫隙寬度一般在0.025~0.1mm范圍內(nèi)。


   材料選擇:


  1. 鋼種的選擇:


   不銹鋼的縫隙腐蝕主要是因為縫隙內(nèi)的溶液酸化、缺氧而引起表面鈍化膜破壞。因而,提高不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性和鈍化、再鈍化能力同樣是提高不銹鋼耐縫隙腐蝕能力的重要措施。因此,選用耐點蝕材料的一些措施同樣適用于耐縫隙腐蝕材料的選擇。


  2. 結(jié)構(gòu)上的改良:


   減少機械儀器上的縫隙。例如盡可能的避開使用對接接手,選擇插入式接手,并將高出的部分磨光滑。另外襯墊部位和襯墊避免使用吸濕性材料,同時盡可能的避免與腐蝕液直接接觸。


六、腐蝕疲勞與防止


  在介質(zhì)與交變應力共同作用下所引起的不銹鋼的破壞稱為腐蝕疲勞。由于不銹鋼多在腐蝕環(huán)境中使用,因此在交變應力作用下產(chǎn)生的不銹鋼破壞多為腐蝕疲勞,例如在高溫腐蝕性環(huán)境下使用的泵容易發(fā)生腐蝕疲勞。


  與一般機械疲勞相比,不銹鋼的腐蝕疲勞表面上常見明顯的腐蝕和點蝕。腐蝕疲勞既可以是僅有一條裂紋,也可以有多條裂紋并存,這與不銹鋼的腐蝕疲勞既可以在一點又可以在多處生核并擴展有關(guān)。腐蝕疲勞裂紋微觀上一般沒有分支且裂紋尖端較鈍。


  腐蝕疲勞與應力腐蝕開裂不同的是,不銹鋼在任何腐蝕介質(zhì)中均可產(chǎn)生腐蝕疲勞,而沒有介質(zhì)的選擇??梢愿鶕?jù)斷口特征把應力腐蝕和腐蝕疲勞區(qū)分開來。


  防止腐蝕疲勞的選材:


  1. 由于不銹鋼的腐蝕疲勞多以點蝕為起源,因此,為了防止腐蝕疲勞可選擇耐點蝕性好的各種不銹鋼。例如含鉻、鉬較高的不銹鋼。


  2. 選擇具有α+γ復相結(jié)構(gòu)的雙相不銹鋼。由于一些雙相不銹鋼不僅鉻、鉬較高,且多含有氮,因此耐點蝕性能好。同時,由于其組織具有復相結(jié)構(gòu)、不僅顯著提高鋼的腐蝕疲勞強度,而且疲勞裂紋的擴展也較單相組織結(jié)構(gòu)困難。所以,選用雙相不銹鋼是解決不銹鋼腐蝕疲勞破壞的重要途徑。



本文標簽:不銹鋼 

發(fā)表評論:

◎歡迎參與討論,請在這里發(fā)表您的看法、交流您的觀點。

北京 天津 河北 山西 內(nèi)蒙 遼寧 吉林 黑龍江 上海 江蘇 浙江 安徽 福建 江西 山東 河南 湖北 湖南 廣東 廣西 海南 重慶 四川 貴州 云南 西藏 陜西 甘肅 青海 寧夏 新疆 臺灣 香港 澳門