不銹鋼壓力容器腐蝕與對策探析范文

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摘要:碳析出是導(dǎo)致奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的主要原因。晶間腐蝕不會在金屬表面留下破壞痕跡，金屬依舊有光澤，但實(shí)際上，晶粒間的結(jié)合力正在不斷下降，在冷彎作用下，金屬表面極易產(chǎn)生裂縫，會對壓力容器造成破壞。晶間腐蝕的隱蔽性與破壞力較強(qiáng)，造成的危害較為嚴(yán)重。奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕可采取有效的的預(yù)防與處理對策，如應(yīng)用超低碳不銹鋼;在熱工藝實(shí)施后開展固溶處理;實(shí)施穩(wěn)定化處理、均勻化處理;焊接中減少線能量輸入;做好焊接控制。這些措施的運(yùn)用，可大大降低奧氏體不銹鋼壓力容器出現(xiàn)晶間腐蝕問題的幾率。

關(guān)鍵詞:奧氏體不銹鋼;壓力容器;晶間腐蝕;預(yù)防對策

導(dǎo)致奧氏體不銹鋼壓力容器出現(xiàn)晶間腐蝕的原因是碳析出，會對整個壓力容器的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大影響。奧氏體不銹鋼壓力容器一旦出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象，整個結(jié)構(gòu)不僅會出現(xiàn)早期失效情況，還會影響到鋼材的正常使用，會造成生產(chǎn)事故，將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1造成奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕的原因

奧氏體不銹鋼在常溫條件下溶解度較小，普遍控制在0.025%，但其中所蘊(yùn)含的碳元素卻是平均值的幾倍，相應(yīng)的碳元素可能是γ－Fe中的過飽和體。奧氏體不銹鋼耐腐蝕的根本原因是其自身含有鉻鎳等元素，會對金屬電極電位予以加強(qiáng)。當(dāng)金屬集體中的鉻含量為11.7W時，處于陽極區(qū)域內(nèi)的基體表面會逐漸生成一層具有致密性的氧化膜，即鈍化膜。碳析出是導(dǎo)致奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的主要原因。不銹鋼本身雖然不會出現(xiàn)晶間腐蝕問題，但經(jīng)過固溶處理后的不銹鋼金相組織會發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成單一奧氏體組織，并在這個過程中經(jīng)過熱成型工藝處理、焊接工藝處理，致使過飽和碳析出。但此時的碳析出已不再是單質(zhì)形式，而是產(chǎn)生了一種全新的碳鉻化合物。雖然陽極區(qū)受到鈍化膜的影響，實(shí)際反應(yīng)會遇到一定阻礙，但陽極電位會被大幅增加，而基體的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)會逐漸變慢。不銹鋼的晶粒邊界在300℃的高溫環(huán)境下會析出鉻、氮化鉻以及碳化鉻化合物，使不銹鋼中的鉻含量嚴(yán)重超出規(guī)定平均值，造成高鉻相問題的出現(xiàn)。在晶界中，其含有的鉻會大量減少，會出現(xiàn)貧鉻區(qū)域，如果這類高鉻相被析出，其他部位的鉻勢必會相應(yīng)減少，而且鉻原子大于碳原子，在加熱過程縮短后，晶體的本位鉻原子無法對貧鉻區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充與擴(kuò)散。當(dāng)接觸到的介質(zhì)具有晶間腐蝕能力時，貧鉻區(qū)域的實(shí)際溶解速度就會大幅提升，而且晶粒本身屬于鈍化腐蝕，此時的貧鉻區(qū)域又為活化腐蝕，直接造成了晶間腐蝕問題的出現(xiàn)。晶間腐蝕不會在金屬表面留下破壞痕跡，金屬依舊有光澤，但實(shí)際上，晶粒間的結(jié)合力正在不斷下降，在冷彎作用下，金屬表面極易產(chǎn)生裂縫，會對壓力容器造成破壞。晶間腐蝕的隱蔽性與破壞力較強(qiáng)，造成的危害較為嚴(yán)重。

2奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕的預(yù)防與處理對策

2.1應(yīng)用超低碳不銹鋼

碳析出是造成奧氏體不銹鋼壓力容器發(fā)生晶間腐蝕的主要原因。在選擇鋼材時，應(yīng)優(yōu)先選擇碳含量相對較低的。因?yàn)樘己枯^低，發(fā)生貧鉻的可能性也相對較低。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，超低碳不銹鋼的使用十分廣泛，鋼材料中含碳量越低，需要的技術(shù)水平越高。

2.2熱工藝實(shí)施后開展固溶處理

鋼材料處于1100℃的高溫環(huán)境下時，進(jìn)行相應(yīng)的保溫處理后會發(fā)生急劇冷卻。碳化鉻在1100℃的高溫環(huán)境下將得到充分溶解，在急劇冷卻后會獲得單一奧體鎳鉻合金，貧鉻區(qū)就會消失。

2.3開展穩(wěn)定化處理

對含有鎳、鈦的不銹鋼而言，要想將鋼材料中鉻的碳化物進(jìn)行完全溶解，應(yīng)將鋼材放在870℃的高溫下進(jìn)行加熱，但鋼材料中鈦的碳化物仍無法完全被溶解。相對于穩(wěn)定化元素鉻而言，碳的親和力更高。在加熱過程中，碳化鈦、碳化鈮等物質(zhì)會優(yōu)先產(chǎn)生，而碳化鉻不會出現(xiàn)，不會形成貧鉻區(qū)，晶間腐蝕問題能夠得到有效處理。

2.4開展均勻化處理

奧氏體不銹鋼在870℃的高溫環(huán)境下保持2h，晶粒內(nèi)部所含鉻會向著晶粒邊界擴(kuò)散，晶粒處的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)在恒溫條件下會逐步恢復(fù)，達(dá)到12%以上時，晶界的貧鉻區(qū)就會消失。

2.5焊接中減少線能量輸入

焊接過程中，應(yīng)盡可能減少線能量輸入，這對減輕焊頭敏感化程度有著十分重要的作用。在實(shí)際焊接過程中，小線能量、大焊縫、小電流都應(yīng)盡可能減少對線能量的輸入，以達(dá)到限制加熱寬度，確保加熱區(qū)實(shí)現(xiàn)急速冷卻的根本目的。停留在敏化溫度區(qū)域內(nèi)的時間相對較短，也能有效避免晶間腐蝕問題的出現(xiàn)。如果條件允許，要最大限度降低停留時間，可采取水冷卻措施。

2.6做好焊接控制

第一，對焊接縫的化學(xué)成分進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，避免形成碳化鉻。可通過添加鈦元素等穩(wěn)定化元素實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。第二，降低焊縫中的含碳量，避免形成鉻碳化物，以此降低奧氏體不銹鋼壓力容器出現(xiàn)晶間腐蝕問題的幾率。第三，控制在危險區(qū)域內(nèi)的實(shí)際停留時間，避免出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。可采取快速焊接與冷卻實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在焊接過程中，后一條焊縫產(chǎn)生的熱作用會對之前的焊縫產(chǎn)生影響，因此，雙面焊縫與腐蝕介質(zhì)之間的接觸面焊接工作應(yīng)放在最后。第四，奧氏體不銹鋼中的碳量相對較低，不會產(chǎn)生淬硬問題。在焊接過程中，可以加快冷卻速度，可采取澆水冷卻以及將銅墊板放在焊件下的方式提升實(shí)際冷卻速度。第五，在選擇焊接工藝時，可多采用短弧、多道焊等形式，以降低晶間腐蝕問題的發(fā)生幾率。第六，在焊接過程中，要控制好先后的焊接順序，切不可重復(fù)焊接，會對焊接效果造成不良影響。

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作者：張小波 衛(wèi)樂 李鳳梅 單位：哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司