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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:2019-10-14  浏览次数:12 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网编辑中心获悉: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,可以显著提

 中华不锈钢网编辑中心获悉: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,可以显著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。
  
  氮的加入还会提高不锈钢的加工硬化能力、抗疲劳性能以及耐磨性。但是由于氮的加入,也存在着不利的影响。特别是低温韧性,很多文献报道低温下高氮钢存在着低温脆断的现象,而在普通不锈钢中只有铁素体不锈钢存在着低温脆断现象。因此制备和使用此钢种应该注意氮的合理加入量,尤其是低温服役条件下应该严格控制高氮钢氮的含量。
  
  中华不锈钢网编辑中心获悉:不锈钢中增氮可以提高不锈钢的抗点蚀和缝隙腐蚀能力,主要与钢表面形成的钝化膜的性质息息相关。氮可以提高高氮钢的耐腐蚀性能,尤其是耐局部腐蚀的能力。另外氦对钢的缝隙腐蚀、应力腐蚀也是有利的。
  
  (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。
  
  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。中华不锈钢网编辑中心获悉

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