奧氏體不銹鋼在氯離子介質中使用的腐蝕危害

1、奧氏體不銹鋼在氯離子介質中使用的腐蝕危害奧氏體不銹鋼在氯離子介質中使用的腐蝕危害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條件的腐蝕，廣泛應用于石油、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)由于貧鉻而導致的晶間腐蝕。30

2、4和321在大多數(shù)介質條件中的耐腐蝕能力是相當?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。根據大量的實驗和實際使用證明，316L在Cl—腐蝕環(huán)境中的耐應力腐蝕能力僅與304和321材料相當，在工程使用中由于應力腐蝕失效的概率要大于50%，當使用介質中含有10ppm以上的Cl—時，其應力腐蝕的危害性就相當明顯了，因為Cl—會在某些部位產生聚集，如循環(huán)水當中的垢下、換熱管與管板之間的縫隙、機械損傷、以及焊縫熱影響區(qū)的應力集中部位等。

4、需要指出的是，經固熔或穩(wěn)定化處理的奧氏體不銹鋼材料在沒有加工應力和焊接應力的情況下，它們導致應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—將向坑內遷移，而帶正電荷的坑內金屬離子將向耐氯化物應力腐蝕性能試驗【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、縫隙腐蝕和應力腐蝕特征，但點腐蝕和縫隙腐蝕都將發(fā)展成為應力腐蝕形態(tài)，最后將對設備直接構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力腐蝕3.1.1焊縫熱影響區(qū)的應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受收縮作用的影響，產生較大的收縮變形和一定的拉應力，因此產生應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力腐蝕裂紋