【文章內(nèi)容簡介】 輸送，使氧化膜容易形成。而另一方面又減少沉淀物在金屬表面沉積的機(jī)會(huì)，從而減少產(chǎn)生孔蝕的機(jī)會(huì)。 防止孔蝕的措施(1)在不銹鋼中加入鉬、氮、硅等元素或加入這些元素的同時(shí)提高鉻含量，可獲得性能良好的鋼種。耐孔蝕不銹鋼基本上可分為3類：鐵素體不銹鋼。鐵素體—奧氏體雙相鋼。奧氏體不銹鋼。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用耐孔蝕材料。 (2)降低氯離子在介質(zhì)中的含量，操作時(shí)嚴(yán)防跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象的發(fā)生。 (3)在工藝條件許可的情況下，可加入緩蝕劑。對(duì)緩蝕劑的要求是，增加鈍化膜的穩(wěn)定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。例如，在10%的FeCl3溶液中加入3%的NaNO2，可長期防止1Cr18Ni9Ti鋼的孔蝕。 (4)采用外加陰極電流保護(hù)，抑制孔蝕。氯離子對(duì)不銹鋼制壓力容器的腐蝕，對(duì)壓力容器的安全性有很大的影響。即使是合理的設(shè)計(jì)、精確的制造避免或減少了容器本身的缺陷，但是，在長期使用中，由于各種錯(cuò)綜復(fù)雜因素的聯(lián)合作用，容器也會(huì)受到一定的腐蝕。雖然目前對(duì)防止氯離子對(duì)不銹鋼腐蝕的方法還不十分完善，但掌握一些最基本的防護(hù)措施，對(duì)保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，還是十分必要的。除此之外，還應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，加強(qiáng)設(shè)備管理，做好容器的定期檢驗(yàn)，以保證容器在合理的壽命期限內(nèi)安全運(yùn)行。 材料耐氯離子腐蝕能力不僅與氯離子濃度有關(guān)系，與介質(zhì)溫度也有關(guān)系。 10ppm，溫度在130℃以下用304； 25ppm，溫度在120℃以下(包括120℃)用304，130℃，用316； 5080ppm，溫度在50℃以下(包括50℃)用304，50130℃，用316； 110150ppm，溫度在50℃以下(包括50℃)用304，50120℃，用316，130℃，用317； 300ppm，50℃用316，80℃用317，80130℃用254 ；300500ppm，50℃用317，80120℃用254，130℃用Ti；5002000ppm，5080℃用254，80130℃用Ti；20005000ppm，50℃用254，80130℃用Ti ；500020000ppm，50℃用Ti，80120℃用TiPb，130℃用TiC276 氯離子對(duì)不銹鋼腐蝕見下表： 不同濃度、溫度的氯離子對(duì)不銹鋼的腐蝕氯離子含量60℃80℃120℃130℃=10ppm304304304316=25ppm304304316316=50ppm304316316Ti=80ppm316316316Ti=150ppm316316TiTi=300ppm316TiTiTi300ppm TiTiTiTi4 腐蝕與不銹鋼 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕是指零件在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂現(xiàn)象。 應(yīng)力腐蝕由殘余或外加應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)變和腐蝕聯(lián)合作用產(chǎn)生的材料破壞過程。應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致材料的斷裂稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。 它的發(fā)生一般有以下四個(gè)特征：一、一般存在拉應(yīng)力，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。二、對(duì)于裂紋擴(kuò)展速率，應(yīng)力腐蝕存在臨界KISCC，即臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子要大于KISCC，裂紋才會(huì)擴(kuò)展。三、一般應(yīng)力腐蝕都屬于脆性斷裂。四、應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率一般為106～103mm/min，而且存在孕育期，擴(kuò)展區(qū)和瞬段區(qū)三部分。應(yīng)力腐蝕機(jī)理的機(jī)理一般認(rèn)為有陽極溶解和氫致開裂。 晶間腐蝕局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度。而且金屬表面往往仍是完好的，但不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁和一些含鉻的合金鋼中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學(xué)工廠的一個(gè)重大問題。 晶間腐蝕是沿著或緊靠金屬的晶界發(fā)生腐蝕。腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金等材料都較易發(fā)生晶間腐蝕。 5 不銹鋼的晶間腐蝕不銹鋼在腐蝕介質(zhì)作用下，在晶粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)，即會(huì)沿晶界斷裂、強(qiáng)度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險(xiǎn)的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀狀腐蝕。不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于12%。當(dāng)溫度升高時(shí)，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度大于鉻的擴(kuò)散速度。因?yàn)槭覝貢r(shí)碳在奧氏體中的熔解度很小，%～%，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如(CrFe)23C8等。但是由于鉻的擴(kuò)散速度較小，來不及向晶界擴(kuò)散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部，而是來自晶界附近，結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當(dāng)晶界的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于12%時(shí)，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會(huì)失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。 %的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼(不含鈦或鈮的牌號(hào))，如果熱處理不當(dāng)則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。這些鋼在425815℃之間加熱時(shí)，或者緩慢冷卻通過這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用)，并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時(shí)，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。 最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h為一個(gè)周期，共5個(gè)周期，每個(gè)周期測定重量損失。一般規(guī)定。 奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的晶間腐蝕可用如下方法預(yù)防： ①使用低碳牌號(hào)00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2。 ②如果面品結(jié)構(gòu)件小，能夠在爐中進(jìn)行熱處理，則可在10401150℃進(jìn)行熱處理以溶解碳化鉻，并且在425815℃區(qū)間快速冷卻以防止瑞沉淀。 焊接鐵素體不銹鋼在某些介質(zhì)中也可能出現(xiàn)晶間腐蝕。這是當(dāng)鋼從925℃以上快速冷卻時(shí)，碳化物或氧化物沉淀，金屬晶格應(yīng)變?cè)斐傻?，焊接后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理可消除應(yīng)力并恢復(fù)耐腐蝕性能。在1Cr17不銹鋼中加入超過8倍碳含量的鈦，通常可減少焊接鋼結(jié)構(gòu)在一些介質(zhì)中的晶間腐蝕。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的。 奧氏體型不銹鋼的細(xì)分 美國鋼鐵學(xué)會(huì)是用三位數(shù)字來標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的可鍛不銹鋼的。其中： ①奧氏體型不銹鋼用200系列(無鎳或低鎳的鉻錳氮不銹鋼)和300系列(鎳鉻不銹鋼)的數(shù)字標(biāo)示， ②鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字表示。 在所有的鋼種里不銹鋼的種類和牌號(hào)較多，大概有上百個(gè)牌號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化共有200個(gè)。最常用的是如下品種：6 常用不銹鋼材料對(duì)照表日本美國英國德國法國中國SUS304304304S15X5CrNi1890Cr18Ni9SUS304L304L304S12X2CrNi18900Cr18Ni10SUS316316316S16X5CrNiMo18100Cr18Ni12Mo2SUS316L316L316S12X2CrNiMo181000Cr17Ni14Mo2SUS317317317S160Cr18Ni12Mo3SUS317L317L317S12X2CrNiMo181600Cr17Ni14Mo3SUS321321321S12X10CrNi1890Cr18Ni9Ti7 奧氏體不銹鋼的焊條選用要點(diǎn)不銹鋼主要用于耐腐蝕，但也用作耐熱鋼和低溫鋼。因此，在焊接不銹鋼時(shí)，焊條的性能必須與不銹鋼的用途相符。不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件(包括工作溫度和接觸介質(zhì)等)來選用。 一般來說，焊條的選用可參照母材的材質(zhì)，選用與母材成分相同或相近的焊條。如：A102對(duì)應(yīng)0Cr19Ni9。A137對(duì)應(yīng)1Cr18Ni9Ti。 由于碳含量對(duì)不銹鋼的抗腐蝕性能有很大的影響，因此，一般選用熔敷金屬含碳量不高于母材的不銹鋼焊條。如316L必須選用A022焊條。 奧氏體不銹鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能?？赏ㄟ^焊接工藝評(píng)定進(jìn)行驗(yàn)證。 對(duì)于在高溫工作的耐熱不銹鋼(奧氏體耐熱鋼)，所選用的焊條主要應(yīng)能滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和焊接接頭的高溫性能。 (1)對(duì)Cr/Ni≥1的奧氏體耐熱鋼，如1Cr18Ni9Ti等，一般均采用奧氏體鐵素體不銹鋼焊條，以焊縫金屬中含25%鐵素體為宜。鐵素體含量過低時(shí)，焊縫金屬抗裂性差。若過高，則在高溫長期使用或熱處理時(shí)易形成σ脆化相，造成裂紋。如A00A10A137。 在某些特殊的應(yīng)用場合，可能要求采用全奧氏體的焊縫金屬時(shí)，可采用比如A40A407焊條等。 (2)對(duì)Cr/Ni1的穩(wěn)定型奧氏體耐熱鋼，如Cr16Ni25Mo6等，一般應(yīng)在保證焊縫金屬具有與母材化學(xué)成分大致相近的同時(shí)，增加焊縫金屬中Mo、W、Mn等元素的含量，使得在保證焊縫金屬熱強(qiáng)性的同時(shí)，提高焊縫的抗裂性。如采用A50A507。 對(duì)于在各種腐蝕介質(zhì)中工作的耐蝕不銹鋼，則應(yīng)按介質(zhì)和工作溫度來選擇焊條，并保證其耐腐蝕性能(做焊接接頭的腐蝕性能試驗(yàn))。 (1)對(duì)于工作溫度在300℃以上、有較強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，須采用含有Ti或Nb穩(wěn)定化元素或超低碳不銹鋼焊條。如A137或A002等。 (2)對(duì)于含有稀硫酸或鹽酸的介質(zhì)，常選用含Mo或含Mo和Cu的不銹鋼焊條如：A03A052等。 (3)工作，腐蝕性弱或僅為避免銹蝕污染的設(shè)備，方可采用不含Ti或Nb的不銹鋼焊條。 為保證焊縫金屬的耐應(yīng)力腐蝕能力，采用超合金化的焊材，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素(Cr、Mo、Ni等)含量高于母材。如采用00Cr18Ni12Mo2類型的焊接材料(如A022)焊接00Cr19Ni10焊件。 對(duì)于在低溫條件下工作的奧氏體不銹鋼，應(yīng)保證焊接接頭在使用溫度的低溫沖擊韌性，故采用純奧氏體焊條。如A40A407。 也可選用鎳基合金焊條。如采用Mo達(dá)9%的鎳基焊材焊接Mo6型超級(jí)奧氏體不銹鋼。焊條藥皮類型的選擇： (1)由于雙相奧氏體鋼焊縫金屬本身含有一定量的鐵素體，具有良好的塑性和韌性，從焊縫金屬抗裂性角度進(jìn)行比較，堿性藥皮與鈦鈣型藥皮焊條的差別不像碳鋼焊條那樣顯著。因此在實(shí)際應(yīng)用中，從焊接工藝性能方面著眼較多，大都采用藥皮類型代號(hào)為17或16的焊條(如A102A、A10A132等)。 (2)只有在結(jié)構(gòu)剛性很大或焊縫金屬抗裂性較差(如某些馬氏體鉻不銹鋼、純奧氏體組織的鉻鎳不銹鋼等)時(shí)，才考慮選用藥皮代號(hào)為15的堿性藥皮不銹鋼焊條(如A10A407等)。 綜上所述，奧氏體不銹鋼的焊接是有其獨(dú)特特點(diǎn)的，奧氏體不銹鋼的焊接時(shí)焊條選用尤其值得注意，只有這樣才能達(dá)到針對(duì)不同材料實(shí)施不同的焊接方法和不同材料的焊條，不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件(包括工作溫度和接觸介質(zhì)等)來選用。這樣才有可能能達(dá)到所預(yù)期的焊接質(zhì)量。8 銹鋼的物理性能不銹鋼和碳鋼的物理性能數(shù)據(jù)對(duì)比：碳鋼的密度略高于鐵素體和馬氏體型不銹鋼，而略低于奧氏體型不銹鋼；電阻率按碳鋼、鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不銹鋼排序遞增；線膨脹系數(shù)大小的排序也類似，奧氏體型不銹鋼最高而碳鋼最??；碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性，奧氏體型不銹鋼無磁性，但其冷加工硬化生成馬氏體相變時(shí)將會(huì)產(chǎn)生磁性，可用熱處理方法來消除這種馬氏體組織而恢復(fù)其無磁性。奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點(diǎn)：1)高的電阻率，約為碳鋼的5倍。2)大的線膨脹系數(shù)，比碳鋼大40％，并隨著溫度的升高，線膨脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地提高。3)低的熱導(dǎo)率，約為碳鋼的1/3。 不銹鋼的力學(xué)性不論不銹鋼板還是耐熱鋼板，奧氏體型的鋼板的綜合性能最好，既有足夠的強(qiáng)度，又有極好的塑性同時(shí)硬度也不高，這也是它們被廣泛采用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強(qiáng)度在溫度15~80℃范圍內(nèi)增長是較為均勻的。更重要的是：隨著溫度的降低，其沖擊韌度減少緩慢，并不存在脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以不銹鋼在低溫時(shí)能保持足夠的塑性和韌性。不銹鋼的耐熱性能耐熱性能是指高溫下，既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能即熱穩(wěn)定性，同時(shí)在高溫時(shí)雙有足夠的強(qiáng)度即熱強(qiáng)性。 316和316L不銹鋼，316和317不銹鋼(317不銹鋼的性能見后)是含鉬不銹鋼種。，該鋼種總的性能優(yōu)于310和304不銹鋼，高溫條件下，當(dāng)硫酸的濃度低于15％和高于85％時(shí)，316不銹鋼具有廣泛的用途。316不銹鋼還具有良好的耐氯化物侵蝕的性能，所以通常用于海洋環(huán)境。，可用于焊接后不能進(jìn)行退火和需要最大耐腐蝕性的用途中。 耐腐蝕耐腐蝕性能優(yōu)于304不銹鋼，在漿和造紙的生產(chǎn)過程中具有良好的耐腐蝕的性能。而且316不銹鋼還耐海洋和侵蝕性工業(yè)大氣的侵蝕。 耐熱在1600度以下的間斷使用和在1700度以下的連續(xù)使用中，316不銹鋼具有好的耐氧化性能：在8001575度的范圍內(nèi)，最好不要連續(xù)作用316不銹鋼，但在該溫度范圍以外連續(xù)使用316不銹鋼時(shí)，該不銹鋼具有良好的耐熱性。316L不銹鋼的耐碳化物析出的性能比316不銹鋼更好，可用上述溫度范圍。熱處理：在18502050度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火，然后迅速退火，然后迅速冷卻。316不銹鋼不能過熱處理進(jìn)行硬化。焊接：316不銹鋼具有良好的焊接性能?？刹捎盟袠?biāo)準(zhǔn)的焊接方法進(jìn)行焊接。焊接時(shí)可根據(jù)用途，分別采用316Cb、316L或309Cb不銹鋼填料棒或焊條進(jìn)行焊接。為獲得最佳的耐腐蝕性能，316不銹鋼鋼的焊接斷面需要進(jìn)行焊后退火處理。如果使用316L不銹鋼，不需要進(jìn)行焊后退火處理。典型用途：紙漿和造紙用設(shè)備熱交換器、染色設(shè)備、膠片沖洗設(shè)備、管道、沿海區(qū)域建筑物外部用材料。 不銹鋼加工及施工深加工：易產(chǎn)生磨擦熱量所以使用耐壓、耐