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不锈钢管晶间腐蚀的机理

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-06-22  浏览次数:5 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网编辑人员获悉:国家制定了强制性环保指标。如天燃气作为能源替代汽油、煤,导致气瓶管用量上升。自然资源的开采和加

中华不锈钢网编辑人员获悉:国家制定了强制性环保指标。如天燃气作为能源替代汽油、煤,导致气瓶管用量上升。自然资源的开采和加工应远离城市和人口密集区,也就导致了运输业的发展,管道运输比例逐渐提高:如中国的西气东输主干线长度4167km,支管线按4倍计算应有25000km以上,西气东输二线也即将动工开建,其中无缝不锈钢管在采气和输送支线管(尤其是在城市高压管线、含H2S管线和抗腐蚀管线等)中占有相当的地位。在美国,运输石油、天然气,煤等自然资源中,管道运输占全国货运量的1/5.管道运输业的发展促进了管线管的发展。
  
  同时随着国家对环境保护和人身安全的重视,原来很多地方所用的普通无缝管材正逐渐被高性能的耐腐蚀管材和气密封螺纹管材所替代.如在我国的川渝地区,天然气中还有高浓度的H2S,曾经在四川开县发生的井喷导致200余人死亡,随后川渝地区油田加大了抗腐蚀材料不锈钢管和气密封油套管的应用,甚至开始应用每吨高达50余万的镍基合金材料不锈钢管,同时在人口稠密地区开始应用价格昂贵的抗硫管线管。这些变化促进了中国耐腐蚀和气密封性管材的发展.中华不锈钢网编辑人员获悉:焊接不锈钢管生产过程具有噪音小、耗能低及环境污染少的优点,已经引起各国政府的重视。目前世界上发达国家已经基本上停止了在无缝不锈钢管方面的投资,转而投向更加环保和节能的焊接不锈钢管,同时随着焊接水平和技术认识的不断提高,焊接不锈钢管市场份额的不断提高将是不可阻挡的历史趋势。
  
  (1)贫铬理论。对于焊接过程,奥氏体不锈钢管在焊接之后的缓慢冷却过程中,由于本身热导率低,传热慢,与碳钢相比会在400~800℃这个温度区间保持较长时间,此时焊缝及热影响区中会在晶界上形成析出复杂碳化物(CrFe)23C6,该碳化物中Cr的质量分数比晶粒内Cr的质量分数高许多,所以大量Cr聚集在这种碳化物中,导致焊缝及热影响区的Cr含量降低,再加上Cr在奥氏体中的扩散速率低,无法通过扩散来补充焊缝及热影响区Cr的消耗。这两个原因就导致形成了贫铬区,贫铬区Cr的质量分数太低,无法形成耐蚀的钝化膜,使得钝态被破坏,引起了晶间腐蚀。
  
  (2)第二相析出理论。贫铬理论可以解释一般奥氏体不锈钢管的晶间腐蚀机理,但对低碳或者超低碳不锈钢管的晶间腐蚀却不适用。Fe和Cr形成的σ相化合物FeCr含铬质量分数为18~54%,因此它的析出也会导致生成贫铬区,导致了晶间腐蚀。但是由σ相引起的晶间腐蚀比碳化物引起的晶间腐蚀难度大,例如,有σ相析出的奥氏体不锈钢管只在质量分数为65%的HNO3等强氧化介质中才能产生晶间腐蚀。
  
  中华不锈钢网编辑人员获悉:贫铬理论很好地解释了一般奥氏体不锈钢管的晶间腐蚀原因,第二相析出理论则很好地解释了低碳和超低碳不锈钢管的晶间腐蚀原因,第二相析出理论很好地补充了贫铬理论。
  
  氮是钢中强烈的形成(扩大)奥氏体和稳定奥氏体组织的元素,在一些钢中常作为有益元素加入,可以显着提高钢的力学性能和耐蚀性能,作为合金化元素广泛应用于不锈钢中,加入氮元素以获得单一奥氏体组织,以减少和取代相对较贵且稀缺的镍元素,降低不锈钢生产的成本且其作用效果远高于镍。氮虽然稳定奥氏体能力不如碳,而且氮相对于碳又有优点,碳易在晶间产生脆性的碳化物,导致材料脆性增加,耐蚀性下降而氮却能避免这些问题,因此氮较于碳更适合。
  
  不锈钢中镍和钼可以提高钢的韧性和屈服强度,而为了提高耐蚀性,碳的量应尽可能减少,这是因为析出的碳化物容易造成晶间腐蚀。氮的加入也就弥补了这一不足,锰、铬、钼的加入可以提高氮在钢中的溶解度。在室温下高氮钢受氮的影响屈服强度随着氮含量的增加而明显提高而断裂韧性受氮的影响并不大。另外氮的加入可以提高钢的抗蠕变性能,冈此高氮奥氏体不锈钢抗蠕变性能随着氮含量的增加而提高。中华不锈钢网编辑人员获悉

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