奧氏體不銹鋼在氯離子介質(zhì)中使用的腐蝕危害

1、奧氏體不銹鋼在氯離子介質(zhì)中使用的腐蝕危害奧氏體不銹鋼在氯離子介質(zhì)中使用的腐蝕危害1、奧氏體不銹鋼概述奧氏體不銹鋼以304321304L316L為典型代表，由于合金元素的不同而分別耐多種介質(zhì)條件的腐蝕，廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、電力以及民用工業(yè)等。304與321相比，后者為了改善焊接性能在材料中添加了鈦元素。由于金屬鈦的活潑性高于碳元素，使鈦對焊接熱影響區(qū)的鉻起到穩(wěn)定的化合作用，從而避免了材料在焊接熱影響區(qū)由于貧鉻而導(dǎo)致的晶間腐蝕。30

2、4和321在大多數(shù)介質(zhì)條件中的耐腐蝕能力是相當(dāng)?shù)?，只是在強酸沖刷腐蝕環(huán)境中，321材料的焊縫邊緣有刀狀腐蝕現(xiàn)象。304L則是以進一步控制碳的方法來改善材料的焊接性能，但由于碳含量的降低，導(dǎo)致材料的強度與321相比有所下降。316L（00Cr17Ni14Mo2）奧氏體鋼是超低碳且含Mo的奧氏體不銹鋼，在許多介質(zhì)條件中有良好的耐均勻腐蝕和坑點腐蝕性能。Ni含量的提高(14%)有利于奧氏體相的穩(wěn)定。316L在抗晶間腐蝕、高溫硫、高溫環(huán)烷酸和坑

3、點腐蝕的能力方面要明顯優(yōu)于304（0Cr18Ni9）和321（0Cr18Ni10Ti）不銹鋼材料。根據(jù)大量的實驗和實際使用證明，316L在Cl—腐蝕環(huán)境中的耐應(yīng)力腐蝕能力僅與304和321材料相當(dāng)，在工程使用中由于應(yīng)力腐蝕失效的概率要大于50%，當(dāng)使用介質(zhì)中含有10ppm以上的Cl—時，其應(yīng)力腐蝕的危害性就相當(dāng)明顯了，因為Cl—會在某些部位產(chǎn)生聚集，如循環(huán)水當(dāng)中的垢下、換熱管與管板之間的縫隙、機械損傷、以及焊縫熱影響區(qū)的應(yīng)力集中部位等。

4、需要指出的是，經(jīng)固熔或穩(wěn)定化處理的奧氏體不銹鋼材料在沒有加工應(yīng)力和焊接應(yīng)力的情況下，它們導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的破壞性并不很明顯。2、Cl—對金屬材料的腐蝕機理2.1點腐蝕任何金屬材料都不同程度的存在非金屬夾雜物，如硫化物、氧化物等等，這些在材料表面的非金屬化合物，在Cl—的腐蝕作用下將很快形成坑點腐蝕形態(tài)。而一旦形成坑點以后，由于閉塞電池的作用，坑外的Cl—將向坑內(nèi)遷移，而帶正電荷的坑內(nèi)金屬離子將向耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能試驗【1】在上述腐蝕環(huán)境中

5、，超純鐵素體不銹鋼和雙相不銹鋼的試驗時間均超過1000小時而不發(fā)生斷裂。由此可見，普通奧氏體不銹鋼是不耐氯化物應(yīng)力腐蝕的。3、奧氏體不銹鋼在Cl—環(huán)境中的腐蝕案例盡管奧氏體不銹鋼在Cl—環(huán)境中存在點腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕特征，但點腐蝕和縫隙腐蝕都將發(fā)展成為應(yīng)力腐蝕形態(tài)，最后將對設(shè)備直接構(gòu)成破壞性的腐蝕失效?，F(xiàn)列舉幾個奧氏體不銹鋼腐蝕失效的具體事例，以供探討。3.1由于焊接問題所引起的應(yīng)力腐蝕3.1.1焊縫熱影響區(qū)的應(yīng)力腐蝕奧氏體不銹鋼

6、焊接部位的失效首先表現(xiàn)在焊縫熱影響區(qū)，繼而向焊縫中心和母材兩側(cè)擴展。奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)是鐵素體鋼的1.35倍，在焊接熔池的熱膨脹作用下，鋼水流動性增強，冷卻時在焊接熔池內(nèi)受收縮作用的影響，產(chǎn)生較大的收縮變形和一定的拉應(yīng)力，因此產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的可能性加大。此外，奧氏體不銹鋼的敏化溫度為650℃，如果焊后不立即進行快速冷卻處理，焊接熔合區(qū)和熱影響區(qū)也會因為貧鉻而導(dǎo)致腐蝕電位降低，使Cl—容易在該部位吸附，進一步由點蝕擴展成為應(yīng)力腐蝕裂紋