奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止

奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止

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奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止

作者:郑明强

来源:《中小企业管理与科技·下旬刊》2017年第10期

【摘要】奥氏体不锈钢一旦产生了焊缝晶间腐蚀现象,就会造成其结构失效,影响材料

的性能,不能够达到使用效果,给企业带来严重的经济损失。因此,有关人员需要加强对奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的研究,并采取有效的防止方法,进而减少晶间腐蚀问题的出现。

【Abstract】Austenitic stainless steel once produced intergranular corrosion of welding seam,will cause its structural failure, affecting the performance of materials, can not achieve the use effect, bring serious economic losses to the enterprise. Therefore, the researchers need to strengthen the study of intergranular corrosion of austenitic stainless steel welds, and take effective prevention methods to reduce the occurrence of intergranular corrosion.

【关键词】奥氏体不锈钢;焊缝;晶间腐蚀;防止

【Keywords】austenitic stainless steel; welding seam; intergranular corrosion; prevention

【中图分类号】TG174 【文献标志码】B 【文章编号】1673-1069(2017)10-0166-02

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

不锈钢晶间腐蚀问题

不锈钢晶间腐蚀问题 晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。这种腐蚀是在金属(合金)表面无任何变化的情况下,使晶粒间失去结合力,金属强度完全丧失,导致设备突发性破坏。 许多金属(合金)都具有晶间腐蚀倾向。其中不锈钢、铝合金及含钼的镍基合金晶间腐蚀较为突出。如有应力存在,由晶间腐蚀转变为沿晶应力腐蚀破坏。贫化理论认为,晶间腐蚀是由于晶界析出新相,造成晶界附近某一成分的贫乏化。如奥氏体不锈钢回火过程中(400-800℃)过饱和碳部分或全部以Cr23C6 形式在晶界析出,造成碳化物附近的碳与铬的浓度急剧下降,在晶界上形成贫铬区,贫铬区作为阳极而遭受腐蚀。对于低碳和超低碳不锈钢来说,不存在碳化物在晶界析出引起贫铬的条件。但一些实验表明,低碳,甚至超低碳不锈钢,特别是高铬、钼钢,在650-850℃受热时,在强氧化介质中,或其电位处于过钝化区时,也发生晶间腐蚀。铁素体不锈钢在900℃以上高温区快冷(淬火或空冷)易产生晶间腐蚀。即使极低碳、氮含量的超纯铁素体不锈钢也难免产生晶间腐蚀。但在700-800℃重新加热可消除晶间腐蚀。由此可见,铁素体不锈钢焊后在焊缝金属和熔合线处易产生晶间腐蚀。18Cr-9Ni 钢在温度高于750℃时,不产生晶间腐蚀,而在600-700℃区间,晶间腐蚀倾向最严重。当温度低于600℃时,需长时间才能产生晶间腐蚀倾向,温度低于450℃时基本不产生晶间腐蚀倾向。 检验某种钢材是否有晶间腐蚀倾向,一般采用敏化处理工艺。钢材加热到晶间腐蚀最敏感的,恒温处理一定时间,这种处理工艺称为敏化处理,产生晶间腐蚀最敏感的温度叫敏化温度。18-8 不锈钢最敏感温度为650-700℃,产生晶间腐蚀倾向所需要的最短时间为1-2小时。 不锈钢中,除了主要成分Cr、Ni、C 外,还含有Mo、Ti、Nb 等合金元素。它们晶间腐蚀的作用如下:1.碳:奥氏体不锈钢中碳量越高,晶间腐蚀倾向越严重,导致晶间腐蚀碳的临界浓度为0.02%(质量分数)。 2.铬:能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。当铬含量较高时,允许增加钢中含碳量。例如,当不锈钢中铬的质量分数从18%提高到22%时,碳的质量分数允许从0.02%增加到0.06%。 3.镍:增加不锈钢晶间腐蚀敏感性。可能与镍降低碳在奥氏体钢中的溶解度有关。 4.钛、铌:都是强碳化物生成元素,高温时能形成稳定的碳化物TiC 及NbC,减少了碳的回火析出,从而防止了铬的贫化。 防止晶间腐蚀的措施:(1)降低含碳量。当钢中碳的质量分数在0.03%以下时,即使在700℃较长时间回火也不会产生晶间腐蚀。(2)加入固定碳的合金元素。对含Ti、Nb 元素的18-8不锈钢,在高温下使用时,要经过稳定化处理。即在常规的固溶处理后,还要在850-900℃保温1-4 小时,然后空冷至室温,以充分生成TiC 及NbC。(3)固溶处理。固溶处理能使碳化物不析出或少析出。但对含Ti、Nb 的不锈钢还要进行稳定化处理。(4)采用双相钢。采用铁素体和奥氏体双相钢有利于抗晶间腐蚀。由于铁素体在钢中大多沿奥氏体晶界分布,含铬量又较高,因此,在敏化温度受热时,不产生晶间腐蚀。

氯离子对不锈钢的腐蚀

氯离子对不锈钢的腐蚀 问题描述:对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀,各种权威的书籍均有严格的要求,氯离子含量要小于25ppm,否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢,因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀,采取预防措施,延长使用寿命,或合理选材。 不锈钢的腐蚀失效分析: 1、应力腐蚀失:不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。常用的防护措施:合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。控制应力:装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力,防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。严格遵守操作规程:严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,应把氧的质量分数降低到1. 0 ×10 - 6 以下。实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150. 0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5 ×10 - 6亚硫酸钠混合物,就可以得到良好的效果。 2、孔蚀失效及预防措施 小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。,不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解,结果在基底金属上生成孔径为20μm~30μm小蚀坑这些小蚀坑便是孔蚀核。只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。常见预防措施:在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。降低氯离子在介质中的含量。加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。 3、点腐蚀:由于任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物,这些非金属化合物,在Cl 离子的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀,在闭塞电池的作用,坑外的Cl离子将向坑内迁移,而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移。在不锈钢材料中,加Mo的材料比不加Mo的材料在耐点腐蚀性能方面要好,Mo含量添加的越多,耐坑点腐蚀的性能越好。 4.缝隙腐蚀 缝隙腐蚀与坑点腐蚀机理一样,是由于缝隙中存在闭塞电池的作用,导致Cl离子富集而出现的腐蚀现象。这类腐蚀一般发生在法兰垫片、搭接缝、螺栓螺帽的缝隙,以及换热管与管板孔的缝隙部位,缝隙腐蚀与缝隙中静止溶液的浓缩有很大关系,一旦有了缝隙腐蚀环境,其诱导应力腐蚀的几率是很高的。 总结 1:几种不锈钢在含氯(Cl—)水溶液中的适用条件 一、板片材料的选用 (1)注:不含气体、PH值为7(即中性)、流动的含氯水溶液。 (2)奥氏体不锈钢对硫化物(SO2 、SO3)腐蚀有一定的抗力。但是,Ni含量越高,耐蚀性将降低(因生成低熔点NiS),可能引起硫化物应力腐蚀开裂。硫化物应力腐蚀开 裂同材料的硬度有关,奥氏体不锈钢的硬度应≤HB228;Ni-Mo或Ni–Mo–Cr合金的 硬度不限;碳素钢的硬度应≤HB225; 3)必须注意板片材料与垫片或胶粘剂的相容性。例如,应避免将含氯的垫片或胶粘剂(如氯丁橡胶或以其为溶质的胶粘剂)与不锈钢板片组配,或者将氟橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)垫片与钛板板片组配;

_各种不锈钢的耐腐蚀性能复习过程

_各种不锈钢的耐腐蚀 性能

各种不锈钢的耐腐蚀性能 304是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。 301不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 304N是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。 305和384不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308不锈钢用于制作焊条。

309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性. 316和317型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。 不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理 金属受环境介质的化学及电化学作用而被破坏的现象即腐蚀。化学腐蚀的环境介质是非电解质(汽油、苯、润滑油等),电化学腐蚀的环境介质是电解质(各种水溶液)。电化学腐蚀是涉及电子转移的化学过程,该过程能否进行取决于金属能否离子化,而离子化的趋势可用金属的标准电极电位(ε0)来表示。 由于碳化物、夹杂物,以及组织、化学成分和内部应力的不均匀等的作用,将促使各部分在电解液中产生相互间的电极电位差。电极电位差愈大,微阳极和微阴极间的电流强度愈大,钢的腐蚀速度也愈大,微阳极部分产生严重的腐蚀。在电化学腐蚀中能够控制腐蚀反应速度的现象称为极化,极化可使阳极与阴极参与反应的速度得到减弱和减缓。电解液中离子的缓慢移动、原子缓慢结合成气体分子或电解液中离子的缓慢溶解,都可能是极化的表现形式。反应面积、搅拌或电解液流动、氧气、温度等因素,都将影响极化的速度。用极化技术与临界电位可衡量金属与合金在氯化物溶液中点腐蚀与缝隙腐蚀的敏感性。当不锈钢与异种金属接触时,需考虑电化学腐蚀。但若不锈钢是正极,则不会产生电流腐蚀。

奥氏体不锈钢焊接简介

奥氏体不锈钢焊接简介 一、奥氏体不锈钢的焊接性 金属材料的焊接性不仅取决于金属本身的成分与组织,同时与焊接的热作用直接相关。焊接性并不是金属材料的固有性能,而是随焊接技术的发展而变化的。金属材料的焊接性可分为工艺焊接性和使用焊接性: (1)工艺焊接性是指金属材料对各种焊接方法的适应能力。它不仅取决于金属本身的成分与性能,而且与焊接热源的性质、保护方式、预热及后热等工艺措施有关。 (2)使用焊接性是指焊接接头或整体结构,满足技术条件中所规定的使用性能的能力。显然,使用焊接性与产品的工作条件有密切关系。奥氏体不锈钢的焊接性工艺焊接性方面,很容易获得无缺陷的焊接接头,也不需要采用特殊的工艺措施即结合性能良好。 使用焊接性方面,如果处在腐蚀的介质中,焊接接头常常沿晶界被腐蚀,即使用性能不好。奥氏体不锈钢由于具有较高的变形能力并不可淬硬,所以总的来说焊接性能良好。 二、奥氏体不锈钢的焊接缺陷 奥氏体不锈钢虽用的最为广泛,但是焊接材料或焊接工艺不正确时,会出现以下缺陷:﹙1﹚晶间腐蚀,引起金属机械性能和耐腐蚀性能的下降。对应措施:选用合适焊条;减少危险温度范围停留时间;接触介质的那面焊缝最后焊接;焊后固溶 处理要妥当。 ﹙2﹚应力腐蚀开裂。相对应的处理措施:合理制定成型加工和组装工艺;合理选择焊材;采取合适的焊接工艺;采取合理的焊接顺序;焊后正确热处理。 ﹙3﹚焊缝成形不良,易造成表面成型不良。防治措施:对于焊缝成形不良及焊接热影响区的晶间腐蚀问题,可以通过焊接工艺来加以解决。 ﹙4﹚奥氏体不锈钢的焊接技术注意点 根据上述不锈钢的焊接特点,为保证接头的质量,应当采用以下焊接工艺:①焊前准备。做好焊条及焊缝的清洁工作。②焊接薄板和拘束度较小的不锈钢件,可选用氧化钛型药皮焊条。③对于立焊和仰焊位置,应采用氧化钙型药皮焊条。④气体保护焊和埋弧自动焊时,应选用锰铬含量比母材高的焊丝,以补偿焊接过程中合金元素的烧毁。⑤在焊接过程中,必须将焊件保持较低的层间温度,最好不超过150℃⑥手工电弧焊时,应在焊条说明书规定的电流范围内选择焊接电流。⑦在操作技术上应采用窄焊道技术,焊接时尽量不摆动焊条,在保持良好熔合的前提下,尽可能提高焊接速度。⑧不锈钢罕见焊接后一般不作消除应力处理。通过采用以上焊接工艺,可提高奥氏体不锈钢的焊接质量。 三、奥氏体不锈钢的焊接工艺 ①、焊接方法 由于奥氏体不锈钢具有优良的焊接性,几乎所有的熔焊方法和部分压焊方法都可以焊接。但从经济、实用和技术性能方面考虑,最好采用焊条电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊和等离子焊等。 1. 焊条电弧焊 厚度在2mm以上的不锈钢板仍以焊条电弧焊为主,因为焊条电弧焊热量比较集中,热影响区小,焊接变形小;能适应各种焊接位置与不同板厚工艺要求;所用[wiki]设备[/wiki]简单。但是,焊条电弧焊对清渣要求高,易产生气孔、夹渣等缺陷。合金元素过度系数较小,

304不锈钢的腐蚀

304不锈钢的腐蚀 应力腐蚀 应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 它的发生一般有以下四个特征:一、一般存在拉应力,但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率,应力腐蚀存在临界KISCC,即临界应力强度因子要大于KISCC,裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6~10-3 mm/min,而且存在孕育期,扩展区和瞬段区三部分 应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂 晶间腐蚀 说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合,大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的,但不能经受敲击,所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。 晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽,看不出被破坏的迹象,但晶粒间结合力显著减弱,力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀: 不锈钢在腐蚀介质作用下,在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到应力作用时,即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上,在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时,碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小,约为0.02%~0.03%,而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值,故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,在晶间形成碳化铬的化合物,如(CrFe)23C8等。但是由于铬的扩散速度较小,来不及向晶界扩散,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,而是来自晶界附近,结果就使晶界附近的含铬量大为减少,当晶界的铬的质量分数低到小于12%时,就形成所谓的“贫铬区”,在腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力,而产生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢(不含钛或铌的牌号),如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时,或者缓慢冷却通过这个温度区间时,都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用),并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用

氯离子对不锈钢腐蚀的机理

氯离子对不锈钢腐蚀的机理 在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但 大致可分为2 种观点。 成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。 吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样 导致了腐蚀的加速。 电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越 稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。 2 应力腐蚀失效及防护措施 2. 1 应力腐蚀失效机理 其中在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断 裂。应力腐蚀一般都是在特定条件下产生: ①只有在拉应力的作用下。 ②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶 液中才容易发生应力腐蚀。 ③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。研究表明,应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。 压力容器的应力来源: ①外载荷引起的容器外表面的拉应力。 ②压力容器在制造过程中产生的各种残余应力,如装配过程中产生的装配残余应力,制造过程中产生的焊接残余应力。在化工生产中,压力容器所接触的介质是多种多样的,很多介质中含有氯离子,在这些条件下,压力容器就发生应力腐蚀失效。铬镍不锈钢在含有氧的氯离子的水溶液中,首先在金属表面形成了一层氧化膜,它阻止了腐蚀的进行,使不锈钢钝化。由于压力容器本身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力,使局部地区的保护膜破裂,破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中,该处的电极电位比保护膜完整的部分低,形成了微电池的阳极,产生阳极溶解。因为阳极小、阴极大,所以阳极溶解速度很大,腐蚀到一定程度后,又形成新的保护膜,但在拉应力的作用下又可重新破坏,发生新的阳极溶解。在这种保护膜反复形成和反复破裂过程中,就会使某些局部地区的腐蚀加深,最后形成孔洞,而孔洞的存在又造成应力集中,更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。 2. 2 应力腐蚀失效的防护措施 控制应力腐蚀失效的方法,从内因入手,合理选材,从外因入手,控制应力、控制介质或控制电位等。实际情况 千变万化,可按实际情况具体使用。 (1)选用耐应力腐蚀材料 近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢,主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素

常用合金纯属的耐腐蚀性能

常用合金纯金属的耐腐蚀性能 注:为了改善纯金属的机械性能,在冶炼过程中,根据需要加入微量的其它金属。

接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考 分类介质名 称 浓度 (%) 温 度 碳 钢 316 钢 哈 氏 C 蒙 耐 尔 钽镍钛 分 类 介质名称 浓度 (%) 温 度 碳 钢 316 钢 哈 氏 C 蒙 耐 尔 钽镍钛 无机盐盐酸 5 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ●○○ 有 机 盐 氢氟酸 5 48 RT RT ○ ○ ○ ○ ○ ○ ●○ ○10 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ●○○ 醋酸100 RT BP ○ ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●20 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ● ○ ○○ 甲酸50 RT BP ○ ○ ○ ○ ● ● ● ●35 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ○ 草酸10 RT BP ○ ○○ ●●○ ○ ○ ○硫酸 5 RT BP ● ○ ●●● ● ○ ○ ○ ○ 柠檬酸50 RT BP ○ ○ ● ● ● ● ● ● ●10 RT BP ○ ○ ● ○ ●● ● ○ ○ ○ ○ 碱 苛性钠 20 RT BP ●● ● ●●● ● ●60 RT BP ○○● ○ ●● ● ○ ○ ○ ○ 40 RT BP ●● ● ●○ ○ ● ●80 RT BP○ ○ ○ ● ○ ○●○ ○ ○ ○ 苛性钾50BP●●●●○95 RT BP○ ● ○ ● ○ ○● ○ ○ ○ ○ ○ 盐 氯化铁30 RT BP ○○ ○○ ○ ○ ● ● ○● ●硝酸 10 RT BP ○● ● ○ ○ ● ● ○ ○ ● ● 氯化钠 20° 饱和 RT BP ● ○ ●● ● ● ● ● ●30 RT BP ○● ●○ ○ ○ ● ● ○ ○ ● ○ 氯化铵25 RT BP ○● ● ●● ●68 RT BP ○●● ○ ● ● ○ ○ ● ● 氯化钙25 RT BP● ● ● ● ● ●● ●发烟RT●○○氯化镁42 RT BP ● ● ● ● ● ● ● ●磷酸 30 RT BP ○ ○ ●● ● ○ ○ ● ● ○ ○硫 化 物 硫酸铵 20° 饱和 RT BP ●●●● ● ●●50 RT BP ○ ○ ●● ● ○ ○ ● ● ○ ○ 硫化钠10 RT BP ● ● ● ● ● ● ● ●70RT ○●●○●○硫酸钠50RT ●●

奥氏体不锈钢的焊接工艺

奥氏体不锈钢的焊接工艺 奥氏体不锈钢的焊接工艺 一、焊接方法 由于奥氏体不锈钢具有优良的焊接性,几乎所有的熔焊方法和部分压焊方法都可以焊接。但从经济、实用和技术性能方面考虑,最好采用焊条电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊和等离子焊等。 1. 焊条电弧焊 厚度在2mm以上的不锈钢板仍以焊条电弧焊为主,因为焊条电弧焊热量比较集中,热影响区小,焊接变形小;能适应各种焊接位置与不同板厚工艺要求;所用[wiki]设备[/wiki]简单。但是,焊条电弧焊对清渣要求高,易产生气孔、夹渣等缺陷。合金元素过度系数较小,与氧亲和力强的元素,如钛、硼、铝等易烧损。 2. 氩弧焊 有钨极弧焊和熔化极氩弧焊两种,是焊接奥氏体不锈钢较为理想的焊接方法。因氩气保护效果好,合金元素过度系数高,焊缝成分易于控制;由于热源较集中,又有氩气冷却作用,其焊接热影响区较窄,晶粒长大倾向小,焊后不需要清渣,可以全位置焊接和[wiki]机械[/wiki]化焊接。缺点是设备较复杂,一般须使用直流弧焊电源,成本较高。 TIG有手工和自动两种,前者较后者熔敷率低些。TIG最适于3mm以下薄板不锈钢焊接,在奥氏体不锈钢[wiki]压力容器[/wiki]和管道的对接和封底焊等广为应用。对于厚度小于0.5mm的超薄板,要求用10~15A电流焊接,此时电弧不稳,宜用脉冲TIG焊。厚度大于3mm有时须开坡口和采用多层多道焊,通常厚度大于13mm,考虑制造成本,不宜再用TIG焊。 3. 等离子弧焊 是焊接厚度在10~12mm以下的奥氏体不锈钢的理想方法。对于0.5mm以下的薄板,采用微束等离子弧焊尤为合适。因为等离子弧热量集中,利用小孔效应技术可以不开坡口,不加填充金属单面焊一次成形,很适合于不锈钢管的纵缝焊接。 焊接工艺参数的选择 焊接时,为保证焊接质量,必须选择合理的工艺参数,所选定的焊接工艺参数总称为焊接工艺规范。例如,手工电弧焊的焊接工艺规范包括:焊接电流、焊条直径、焊接速度、电弧长

不锈钢金相一、铁素体不锈钢成分、牌号、特点成分含Cr11~30

不锈钢金相 一、铁素体不锈钢: ?成分、牌号、特点 ?成分:含Cr:11~30%,尚可含少量的Mo、Nb、Ti,基本上不含Ni。Cr17型和 Cr25型 ?常用牌号:06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等 ?特点:加热不发生相变不能采用热处理来强化;有强磁;冷加工成型和焊接工艺较 差;具有三种脆性倾向:475℃、相析出脆、高温脆性 铁素体+ M7C3(或M23C6),如长期时效(500~800 ℃)σ相析出。 ?400~550℃内长时间加热,耐蚀性下降,出现脆化。加热至600 ℃,保温一小时 后快冷可消除。 ?900 ℃以上加热,晶粒会长大,且不能细化,需控制温度。 1Cr17钢:900℃空冷铁素体+碳化物淬火后组织为铁素体+低碳马氏体二、马氏体不锈钢 成分:含Cr12~14%,含C:0.1~0.4%,Cr13型。 常用牌号:12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13等。 特点:含碳量较高,淬火后得到马氏体组织;有较高的强度、硬度、耐磨性;通过热处理得到所要求的性能;切削加工性能较好。焊接性能差;有回火脆性。 退火或高温回火:铁素体+ M23C6 淬火:马氏体+少量δ铁素体(高温相) 淬火+高温回火:保留马氏体位向索氏体(过热:晶粒粗大,大量δ铁素体形成;欠热:未溶解碳化物存在)。 淬火+低温回火:回火马氏体

1Cr13淬火:1000℃ ~1050℃, 组织为马氏体+少量δ铁素体, 再650回火:为回火索氏体+铁素体 三、 奥氏体不锈钢 成分:含Cr :16~25%,含Ni :7~20%,基本成分18%Cr ,8%Ni 。 常用牌号:304(18Cr-8Ni )、321 (18Cr-9Ni-Ti ) 、347 (18Cr-9Ni-Nb ) 316(18Cr-12Ni-2.5Mo )等 特点:不能热处理强化;无磁性,具有优异的的耐腐蚀性;有良好的冷热成型性和焊接性能;切削加工较困难。 固溶处理:1050~1100℃, 组织:奥氏体+少量铁素体(过热:晶粒长大,δ铁素体形成)。 敏化:500~850℃,组织:晶界析出 M23C6 晶界贫铬 稳定化: 850~900℃,组织:A+MC (TiC 、NbC )抑制晶间腐蚀 消除应力:低温处理:300~350℃,高温处理800℃以上; 消除σ相:通过820℃以上的加热或固溶处理消除 。 1000℃~1100 ℃固溶:奥氏体单一组织 奥氏体+少量铁素体

奥氏体不锈钢在Cl~-介质中应力腐蚀研究

奥氏体不锈钢在Cl-介质中应力腐蚀研究 郦建立Ξ(抚顺石油学院) 王宽福 (浙江大学) 摘 要 评述了奥氏体不锈钢在氯化物介质中应力腐蚀开裂。从环境、冶金和力学等方面论述了SCC的主要因素,综合论述了控制奥氏体不锈钢SCC的工程参量和安全评定的方法。提出了预防奥氏体不锈钢应力腐蚀的一些措施。 关键词 奥氏体不锈钢 应力腐蚀 工程参量 奥氏体不锈钢(304,316)以其优异的耐蚀性和较好的加工性,在化工、石油、动力工业和核工业等部门得到广泛的应用,然而其SCC(Stress Corrosion Cracking)破坏的几率也随之增大。化工设备失效中SCC的失效占1/4,其中奥氏体不锈钢设备SCC失效要占其1/2[1],而且大部分由含Cl-介质环境引起。因此对奥氏体不锈钢氯化物开裂进行了大量的研究[2~9]。 本文综述了奥氏体不锈钢SCC的主要影响因素、工程参量及安全评定的方法,并提出了一些预防措施。 1 奥氏体不锈钢Cl2环境开裂影响因素 1.1 环境因素 1.1.1 介质和浓度 引起奥氏体不锈钢SCC破裂的介质,认为一般限于Cl-、F-、Br-、H2S x O6、H2S和NaOH等几种。介质浓度越高,奥氏体不锈钢发生SCC的敏感性增加。工程实际表明开裂常发生在温度高的部位,特别是热传递速度大、易发生干湿交替的部位[10,11]。曾发现隔热层中浸出微量的Cl-引起SCC。Staehle[12]发现汽相部位产生破裂的Cl-浓度较低,而液相则需要较高的Cl-浓度。在实际工况中,设备的许多局部部位Cl-的浓度因设备结构和其所处环境条件的变化而提高,使较低Cl-浓度的介质也发生奥氏体钢的SCC,这给确定Cl-SCC的敏感性的浓度上限带来困难。 若在Cl-溶液中加入一些氧化剂(Fe3+, Cu2+,O2),将缩短破裂时间[13]。有研究表明,Cl-溶液若能完全除去氧,SCC将不会发生。卤化物中除Cl-外,F-和Br-同样具有SCC敏感性,但认为I-对Cl-溶液的SCC有缓蚀作用[14]。阳离子的种类对SCC也有影响,Thomas[15]认为MgCl2溶液促进SCC的作用比NaCl强。 1.1.2 温度 奥氏体不锈钢含Cl-溶液发生SCC破裂敏感性随温度升高而增大。SCC开裂温度也是一个重要参数。Truman[16]认为,奥氏体不锈钢在室温下一般不发生氯化物开裂。Money[17]也证实只有严重敏化的奥氏体不锈钢才发生IGSCC(Intergranular Stress Corrosion Cracking)。传统的工程观点认为,温度高于50℃时,在腐蚀环境中经长期暴露的材料有可能发生氯化物开裂。氯化物开裂与温度的下限有一定的依赖关系,但 601 化 工 机 械 1998年Ξ郦建立,男,1967年11月生,博士生。辽宁省抚顺市,113001。

各种不锈钢的耐腐蚀性能1

各种不锈钢的耐腐蚀性能? 答:304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 304N 是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。305和384 不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308 不锈钢用于制作焊条。

309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S 乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性. 316和317 型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N 以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈348 及347、321.钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。 不锈钢与不锈铁的区别 不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢,而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢自本世纪初问世,到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就,不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。不锈钢钢种很多,性能各异,它在发展过程中逐步形成了几大类。按组织结构分,分为马氏不锈钢(包括沉淀硬化不锈钢)、铁素体不锈钢、奥氏体不锈

晶间腐蚀方法

6.4不锈钢局部腐蚀(晶间腐蚀、点蚀)试验结果与对比 6.4.1不锈钢晶间腐蚀试验方法 1)沸腾硝酸法(E法,用于304、410S、430、409L) 目的:检测304(敏化后)和410S、430、409L(热轧态)的耐晶间腐蚀性能;实验条件:试样在65%硝酸溶液中微沸48h(304)或24h(其他); 试样情况:试样表面抛光,并用乙醇清洗; 检测:测量失重;腐蚀后的特征形貌; 标准:GB 4334.3 2)硫酸-硫酸铜法(用于奥氏体不锈钢304) 目的:检测304(敏化后)的耐晶间腐蚀性能; 实验条件:试样在CuSO4+H2SO4+铜屑的微沸溶剂中24h(对于≤18%C r的不锈钢); 试样情况:试样表面抛光,并用乙醇清洗; 检测:测量失重;腐蚀后的金相特征; 溶剂配方:100g CuSO4+100ml H2SO4加蒸馏水稀释至1000ml。 标准:GB 4334.2 注1:304不锈钢为热轧后再经650℃、2h处理的敏化态,铁素体不锈钢为热轧态。 注2:以上二法对304都适用;对铁素体不锈钢,试验表明:410、430、409L 在硫酸-硫酸铜 溶液中试样表面发生较严重的镀铜现象,故仅采用沸腾硝酸法。因此, 为了便于304与其它3种铁素体不锈钢进行耐晶间腐蚀性能的对比分 析,以下以沸腾硝酸法为主,此外还要与晶间腐蚀的电化学试验、分 析相结合(参6.7)。

图0-1 晶间腐蚀试验装置图0-2 点蚀试验装置(恒温水浴锅)6.7 不锈钢局部腐蚀的电化学分析与对比 6.7.1不锈钢晶间腐蚀电化学试验方法 主要目的:对不锈钢耐晶间腐蚀的电化学性能的测定和对比分析,与浸泡试验结果相辅相成。 测试项目:用动电位再活化法测得晶间腐蚀的电化学曲线,可得阳极化环和再活化环的最大电流Ia和Ir,并以其比值Ir/Ia作为耐晶间腐蚀性能的度量。 试样状态:304---650o C 2h、空冷; 430、410、409L---热轧态;均经机械抛光。 所用仪器:CHI600C电化学分析仪 标准:JIS G0580-1986,ASTM G108,GB/T 15260-1994 晶间腐蚀电化学测定方法: 采用电化学动电位再活化法(EPR):以0.5mol/L的H2SO4为腐蚀介质(30o C),采用双环EPR法,以6V/h的扫描速度从腐蚀电位[约-400mv(SCE)] 极化到+300mv(SCE),一旦达到这个电位则扫描方向反转,以相同速度降低到腐蚀电位。分别测定阳极化环和 再活化环的最大电流Ia和Ir(如图2,单位为A),Ir:Ia比值越小越耐晶间腐蚀。

各种不锈钢的耐腐蚀性能

各种不锈钢的耐腐蚀性能 304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。 301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 304N 是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。 305和384 不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308 不锈钢用于制作焊条。 309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性. 316和317 型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348 是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。 镍与不锈钢基础知识—镍在不锈钢中的作用 镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC)结构,加入镍,促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构,这种结构被称为奥氏体。然而,镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有:镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。目前,人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性,最著名的是下面的公式: 奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu% 从这个等式可以看出:碳是一种较强的奥氏体形成元素,其形成奥氏体的能力是镍的30倍,但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中,因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍,但是它是气体,想要不造成多孔性的问题,只能在不锈钢中添加数量有限的氮。添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。 从镍等式中可以看出,添加锰对于形成奥氏体并不非常有效,但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中,而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。在200系列的不锈钢中,正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构,镍的含量越低,所需要加入的锰和氮数量就越高。例如在201型不锈钢中,只含有4.5%的镍,同时含有0.25%的氮。由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的镍,所以同样可以形成100%奥氏体结构。这也是200系列不锈钢的形成原理。在有些不符合标准的200系列不锈钢中,由于不能加入足够数量的锰和氮,为了形成100%的奥氏体结构,人为的减少了铬的加入量,这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。 在不锈钢中,有两种相反的力量同时作用:铁素体形成元素不断形成铁素体,奥氏体形成元素不断形成奥氏体。最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。铬是一种铁素体形成元素,所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素,所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢,具有磁性。在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中,随着镍成分增加,形成的奥氏体也会逐渐增加,直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构,这样就形成了300系列不锈钢。如果仅添加一半数量的镍,就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体,这种结构被称为双相不锈钢。 400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素,因此具有正常的磁特性。400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力,而且与碳钢相比,其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。

焊接工艺对奥氏体不锈钢应力腐蚀行为的影响

焊接工艺对奥氏体不锈钢应力腐蚀行为的影响 赵尔冰1 ,张亦良2 ,陈鴒志1 ( 1. 北京市朝阳区特种设备检测所,北京 100122; 2. 北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院,北京 100124) 摘 要: 针对氯离子环境中奥氏体不锈钢焊缝较高的焊接残余应力极易引发应力腐蚀开裂的普遍性工程难题, 对国产 304、316 L 、德国 304 钢 3 种材料的不同焊接工艺进行了系列应力腐蚀实验研究. 焊接工艺包括手工焊条 电弧焊及 CO 2 保护药芯电弧焊、焊后空冷及浇水速冷,取样位置包括母材、焊缝起弧及收弧. 通过 100 多个试样 的应力腐蚀对比实验,研究了各种工艺之间的优劣,拟合了 2 种材料在沸腾氯化镁环境中应力 - 寿命的数学关 系. 结果表明,对应力腐蚀寿命而言,316 L 是 304 钢的 15 倍以上、焊接起弧点高于收弧点、对接焊缝高于角焊 缝; 焊后速冷工艺可提高焊接接头抗应力腐蚀能力. 关键词: 奥氏体不锈钢; 起弧; 收弧; 水冷处理; 氯离子应力腐蚀 中图分类号: O 346. 2 + 2; T G174. 3 + 6; R187 + 5 文献标志码: A 文章编号: 0254 - 0037( 2011) 11 - 1601 - 06 为了满足卫生要求,医疗、卫生和食品行业使用的灭菌器一般采用奥氏体不锈钢制造. 进口灭菌器寿 命一般为 10 a 以上[1-2] ,而国产灭菌器短时间内开裂报废的现象十分普遍,已经成为行业一大难题,在造 成医疗成本居高不下的同时,对医疗卫生安全产生极大隐患. 作者曾对开裂的灭菌器进行失效分析,结果 表明开裂原因为典型的氯离子应力腐蚀 [3-4] ,开裂灭菌器及金相、断口形貌见图 1、 2. 图 1 灭菌器内腔开裂 F i g . 1 I nn e r surface of the s t e r i l i z e r 图 2 典型的应力腐蚀特征 F i g . 2 T y p i c a l feature of s t r e ss c o rr os i o n 虽然采用铁素体、马氏体或双相不锈钢可以解决应力腐蚀问题,但考虑到制造工艺和制造成本,国内 外设备制造单位仍然选用奥氏体不锈钢. 该材料的最大问题是氯离子应力腐蚀,主要影响因素为拉应力 水平和氯离子浓度[5-6] ,其中残余应力是最主要的影响因素,目前对有效降低焊接残余应力虽然已经做了 一些工作 [7-11 ] ,但研究成果的实用性仍较为欠缺. 针对灭菌器裂纹主要出现在焊缝及热影响区的特征[3] ,鉴于目前氯离子应力腐蚀数据较少、尤其缺 乏不同焊接工艺的影响、不同材料与实际工况对比实验的现状,本文立足于通过对 3 种不同材料、不同焊 接工艺、不同焊后处理工艺等系列应力腐蚀实验,得到相应的应力腐蚀断裂寿命,比较不同材料及不同工 艺的应力腐蚀特征,找出焊后的薄弱环节,提出防止应力腐蚀的有效措施,为工艺改造提供基础实验依据. 收稿日期: 2009-07-13. 基金项目: 北京市朝阳区社会发展项目( SF0702) . 作者简介: 赵尔冰( 1963—) ,男,河北平山人,高级工程师.

304,316不锈钢耐腐蚀性

不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高,其基本原理是,当钢中有足够的铬时,在钢的表面形成非常薄的致密的氧化膜,它可以防止进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜,而还原性环境则必然破坏这种膜,造成钢的腐蚀。 1、在各种环境中的耐腐蚀性能 ①大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上是随着大气中的氯化物的含量而变化的。因此,靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水,只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。 农村环境1Cr13、1 Cr 17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途,其外观上不会有显著的改变。因此,在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格,市场供应情况,力学性能、制作加工性能和外观来选择。 工业环境在没有氯化物污染的工业环境中,1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作,基本上保持无锈蚀,可能在表面形成污膜,但当将污膜清除后,还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中,将造成不锈钢锈蚀。 海洋环境1Cr13和1 Cr 17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜,但不会造成明显的尺寸上的改变。奥氏体型不锈钢如1 Cr 17Ni7、1 Cr 18Ni9和0 Cr 18Ni9,当暴露于海洋环境时,可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的,可以很容易地清除。0 Cr 17 Ni 12M 02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。 除了大气条件外,还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素,即表面状态和制作工艺。 精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面(毛面)对腐蚀非常敏感,即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易,但从无光的表面上清除则很困难。对于无光表面,如果要保持原有的表面状态则需要更经常的清理。

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