【正文】 5） 銹 蝕 不銹鋼的耐蝕性能是近年來由于不銹鋼作為裝飾材料廣泛應(yīng)用而提出的新的耐蝕性指標(biāo)。 為了防止發(fā)生縫隙腐蝕，首先應(yīng)盡量避免有縫隙的設(shè)計，或使縫隙敞開；其次提高耐縫隙腐蝕的能力，其中合金元素的影響與點蝕相同。 工藝措施，控制在危險溫度區(qū)的停留時間，防止過熱，快焊快冷，使碳來不及析出。 防止晶界腐蝕的措施有： 調(diào)整焊縫的化學(xué)成份，加入穩(wěn)定化元素減少形成碳化鉻的可能性，如加入鈦或鈮等。試驗時將鋼 試樣放入沸騰的 65%硝酸溶液中連續(xù) 48h 為一個周期，共 5 個周期，每個周期測定重量損失。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。這些鋼在 425℃ 815℃ 之間加熱時，或者緩慢冷卻通過這個溫度區(qū)間時，都會產(chǎn)生晶間腐蝕。數(shù)據(jù)表明，鉻沿晶界擴(kuò)散的活化能力 162～ 252KJ/mol，而鉻由晶粒內(nèi)擴(kuò)散活化能約 540KJ/mol，即 :鉻由晶粒內(nèi)擴(kuò)散速度比鉻沿晶界擴(kuò)散速度小，內(nèi)部的鉻來不及向晶界擴(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，就形成所謂的 “貧鉻 區(qū) ”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。當(dāng)溫度升高時，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。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū) (HAZ)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕 (KLA)。此外，還必須注意焊接次序， 即與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)最后焊接，盡量不使它受重復(fù)的焊接熱循環(huán)作用。 (5)加快冷卻速度 因為奧氏體鋼含碳量低，不會產(chǎn)生淬硬現(xiàn)象，所以在焊接過程中，可以設(shè)法增加焊接接頭的冷卻速度，如焊件下用銅墊板，或直接澆水冷卻。但應(yīng)該注意的是：焊縫金屬中鐵素體含量不宜過多，否則也會使焊縫變脆。另外，也可以進(jìn)行 850℃ ～ 900℃ 保溫 2h 的穩(wěn)定化熱處理，此時奧氏體晶粒內(nèi)部的鉻逐步擴(kuò)散到晶界， 晶界處的含鉻龜又重新恢復(fù)到大于 12％ ，這樣就不會產(chǎn)生晶間腐蝕。常用的不銹鋼材和焊接材料 都含有鈦和鈮， 如 2Crl8NilMo2Ti 鋼材、 E0—19—10Nb 一 15 焊條、 H0Crl9Ni9Ti焊絲等。通常所說的超低碳不銹鋼 (如00Crl9Ni 00Crl7Ni14M0 E00—19—10—16 焊條 )含碳量小于 0． 03％ ，因此不會產(chǎn)生晶間腐蝕。幾種控氮和氮合金化的 CrNi 奧氏體不銹鋼已結(jié)合工程需要投入了批量生產(chǎn)和應(yīng)用 綜上所述，我們可以從以下幾個方面著手加以控制和 (1)控制含碳量 通?？刂苹窘饘俸秃笚l的含碳量在 0． 08％ 以下，如 0Crl8Ni9Ti 鋼板， E0—19—10—1E0—19—10Nb 一 15 焊 條等。 N 在 CrNi 奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼中是一種無價且非常有益的合金元素。 D 晶間腐蝕的防止方法 為了防止晶界貧鉻提高抗晶間腐蝕能力，主要有兩個辦法： 一是降低鋼中的碳含量≤ %的超低碳不銹鋼；二是向鋼中添加鈦或鈮 ， 鈮、鈦（ Nb、 Ti）：是強(qiáng)碳化物形成元素，能提高鋼的耐晶間腐蝕能力。這些元素稱為穩(wěn)定劑，并且鈦和鈮還是形成鐵素體的元素，加入后會促使形成雙相組織。 (5)熱處理工藝的影響 通過熱處理可以消除貧鉻區(qū)，穩(wěn)定金屬組織，可有效地減少晶間腐蝕的產(chǎn)生。即使形成了貧鉻區(qū)，也容易從臨近的高鉻鐵素體中，及時得到鉻的補(bǔ)充。 組織的焊縫由于柱狀晶發(fā)展較快， 晶間夾層厚而連續(xù)，析出碳化物后，貧鉻區(qū)貫穿于晶粒之間，構(gòu)成侵蝕性介質(zhì)的腐蝕通道。 (4)金相組織的影響 不銹鋼的金相組織如果是單相奧氏組織體，則其抗晶間腐能力較差。 奧氏體不銹鋼根據(jù)含碳量的不同，分成三個等級：一般含 碳量 (toe 0． 14％ )、低碳級(toe0． 06％ )和超低碳級 (toe0． 03％ )，因為室溫時，奧氏體中能溶解最大的碳，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0． 02％ ~03％ ，所以超低碳奧氏體不銹鋼如果材料化學(xué)成份合格原則上就不會產(chǎn)生晶間腐蝕， 如00Crl9Ni等。 (3)含碳量的影響 碳是造成晶體間腐蝕的主要元素，碳含量在 0． 08％以下時，能夠析出碳的數(shù)量較少， 碳含量在 0． 08％ 以上時，能夠析出碳的數(shù)量迅速增加。 (2)冷卻速度的影響 冷卻速度的影響不銹鋼焊接接頭在 “危險溫度區(qū) ”停留在時問越短，接頭的耐晶問腐能力越強(qiáng)。焊接時，焊縫兩側(cè)處于 “危險溫度區(qū) ”的地帶最容易發(fā)生晶間腐。因為溫度小于 450℃ 時， 由于溫度較低， 不會形成碳化鉻。從上可知，晶間腐蝕產(chǎn) 生 的根本原因是由于晶粒邊界形成貧鉻層造成的。結(jié)果就使晶界附近的鉻含量大為減少， 當(dāng) 晶 界含鉻量小于 l2％ (質(zhì)量分式 )時，就形成 “貧鉻區(qū) ”。 碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并和鉻化合， 析出碳化鉻 Gr23C6。室溫下碳元素在奧氏體的溶解度很小，約 0． 020． 03％ (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )，而一般奧氏體鋼中含碳量均超過 0． 020． 03％ ，因此只能在淬火狀態(tài)下使碳 固溶 在奧氏體中，以保證鋼材具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。產(chǎn)生這種腐蝕的原因是晶界處貧鉻造成的。 10 晶間腐蝕多發(fā)生在 450℃ ～ 850℃時工作、 中等濃度硫酸、高濃度硝酸和有機(jī)酸等酸性 介質(zhì)中發(fā)生 及 沒有固熔的不銹鋼 。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上。 產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，受到應(yīng)力作用時，晶間腐蝕由表面開始而逐漸向內(nèi)部發(fā)展。所記錄的使用數(shù)據(jù)顯示， 904L 不銹鋼的抗點蝕能力略優(yōu)于其它鋼種，而 2205 的抗縫隙腐蝕能力則較強(qiáng)，這種現(xiàn)象與實際使用情況相符。大量的研究工作和實用經(jīng)驗表明， PRE 值與不銹鋼耐局部腐蝕的能力，如 CPT 和 CCT 值，是成比例關(guān)系的。 上表 同時也給出了一些不銹鋼的臨界點蝕溫度 (CPT)和臨界縫隙腐蝕溫度 (CCT)。 下 表 ： PRE 值及 一些高合金不銹鋼的臨界點蝕溫度和臨界縫隙腐蝕溫度 合金 ASTM EN* PRE(16) PRE(30) CPT℃** CCT℃** 2205 S31803 34 36 53 35 317LMN 317LMN 33 35 53 904L NO8904 36 37 61 15 Sanicro28 39 40 AL6X 41 41 254SMO S31254 43 46 90 60 654SM0 S32654 56 63 100 100 *歐洲統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)， **在 1摩爾的 NaCl 溶液中， ***在 ％的 NaCl 溶液中，腐蝕電位為 700mV SCE 8 可以看出， PRE(16)和 PRE(30)對許多鋼種來說差別并不是很大。為了進(jìn)行比較，同時用 16 和 30 作為 PRE 公式中氮的系數(shù)為 下 表中的一些鋼種計算 PRE 值 。諸如鎢等其它成分對防腐性能也有積極影響。公式所給出的氮的系數(shù) 16 是最經(jīng)常使用的。 WS(PRE)= 鉻％＋ 鉬％＋ 16 氮％ 式中的 WS 值一般被稱之為 “ 耐點腐蝕能力指數(shù) (PRE)” 。因為熱處理更為關(guān)鍵 （固熔） 。 提高耐點蝕能力的措施主要有兩方面，一是提高局部的耐點蝕能力，減少鋼中的夾雜物， 特別是硫含量 ；二是鋼的基體抗點蝕能力， 影響基體耐蝕性的合金元素主要是鉻、鉬、氮三個元素 。方向發(fā)生，龜裂的傳播速度非常快，部件的破壞在 2~3日內(nèi)或數(shù)小時內(nèi)發(fā)生，所以結(jié)構(gòu)物采用奧氏體系 Wire 來支撐的環(huán)境里氯的濃度高時非常危險，有必要注意。 提高不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕的措施：一是提高耐應(yīng)力腐蝕指標(biāo)△ Ni；二是對設(shè)備進(jìn)行消除殘余應(yīng)力的熱處理。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件除介質(zhì)條件外，與設(shè)備在制造過程產(chǎn) 生拉伸應(yīng)力有直接關(guān)系。 裂紋特征：起源于表面，分布具有明顯的局部性；斷口形貌呈脆性斷口。 1） 應(yīng)力腐蝕 龜裂 (Stress Corrosion Cracking) SCC：是指在一定的腐蝕介質(zhì)中，在張應(yīng)力的作用下發(fā)生的以裂紋擴(kuò)展方式與腐蝕有關(guān)的斷裂。這種腐蝕對設(shè)備的威脅極大，因此必須根據(jù)介質(zhì)條件正確地選用不銹鋼。對于年腐蝕率超過 1mm 的一般不選用。除了特殊環(huán)境以外，不銹鋼的均勻腐蝕的速度極低，使用壽命長，維護(hù)費用低。 Mirror 等 ) 焊接部實施熱 處理 使用在氯環(huán)境下不發(fā)生反映的材料 : Mo 添加鋼 (316,31