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不銹鋼管晶間腐蝕的機理

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-22  瀏覽次數:0 選擇視力保護色:

[摘要]中華不銹鋼網編輯人員獲悉:國家制定了強制性環保指標。如天燃氣作為能源替代汽油、煤,導致氣瓶管用量上升。自然資源的開采和加

中華不銹鋼網編輯人員獲悉:國家制定了強制性環保指標。如天燃氣作為能源替代汽油、煤,導致氣瓶管用量上升。自然資源的開采和加工應遠離城市和人口密集區,也就導致了運輸業的發展,管道運輸比例逐漸提高:如中國的西氣東輸主干線長度4167km,支管線按4倍計算應有25000km以上,西氣東輸二線也即將動工開建,其中無縫不銹鋼管在采氣和輸送支線管(尤其是在城市高壓管線、含H2S管線和抗腐蝕管線等)中占有相當的地位。在美國,運輸石油、天然氣,煤等自然資源中,管道運輸占全國貨運量的1/5.管道運輸業的發展促進了管線管的發展。
  
  同時隨著國家對環境保護和人身安全的重視,原來很多地方所用的普通無縫管材正逐漸被高性能的耐腐蝕管材和氣密封螺紋管材所替代.如在我國的川渝地區,天然氣中還有高濃度的H2S,曾經在四川開縣發生的井噴導致200余人死亡,隨后川渝地區油田加大了抗腐蝕材料不銹鋼管和氣密封油套管的應用,甚至開始應用每噸高達50余萬的鎳基合金材料不銹鋼管,同時在人口稠密地區開始應用價格昂貴的抗硫管線管。這些變化促進了中國耐腐蝕和氣密封性管材的發展.中華不銹鋼網編輯人員獲悉:焊接不銹鋼管生產過程具有噪音小、耗能低及環境污染少的優點,已經引起各國政府的重視。目前世界上發達國家已經基本上停止了在無縫不銹鋼管方面的投資,轉而投向更加環保和節能的焊接不銹鋼管,同時隨著焊接水平和技術認識的不斷提高,焊接不銹鋼管市場份額的不斷提高將是不可阻擋的歷史趨勢。
  
  (1)貧鉻理論。對于焊接過程,奧氏體不銹鋼管在焊接之后的緩慢冷卻過程中,由于本身熱導率低,傳熱慢,與碳鋼相比會在400~800℃這個溫度區間保持較長時間,此時焊縫及熱影響區中會在晶界上形成析出復雜碳化物(CrFe)23C6,該碳化物中Cr的質量分數比晶粒內Cr的質量分數高許多,所以大量Cr聚集在這種碳化物中,導致焊縫及熱影響區的Cr含量降低,再加上Cr在奧氏體中的擴散速率低,無法通過擴散來補充焊縫及熱影響區Cr的消耗。這兩個原因就導致形成了貧鉻區,貧鉻區Cr的質量分數太低,無法形成耐蝕的鈍化膜,使得鈍態被破壞,引起了晶間腐蝕。
  
  (2)第二相析出理論。貧鉻理論可以解釋一般奧氏體不銹鋼管的晶間腐蝕機理,但對低碳或者超低碳不銹鋼管的晶間腐蝕卻不適用。Fe和Cr形成的σ相化合物FeCr含鉻質量分數為18~54%,因此它的析出也會導致生成貧鉻區,導致了晶間腐蝕。但是由σ相引起的晶間腐蝕比碳化物引起的晶間腐蝕難度大,例如,有σ相析出的奧氏體不銹鋼管只在質量分數為65%的HNO3等強氧化介質中才能產生晶間腐蝕。
  
  中華不銹鋼網編輯人員獲悉:貧鉻理論很好地解釋了一般奧氏體不銹鋼管的晶間腐蝕原因,第二相析出理論則很好地解釋了低碳和超低碳不銹鋼管的晶間腐蝕原因,第二相析出理論很好地補充了貧鉻理論。
  
  氮是鋼中強烈的形成(擴大)奧氏體和穩定奧氏體組織的元素,在一些鋼中常作為有益元素加入,可以顯著提高鋼的力學性能和耐蝕性能,作為合金化元素廣泛應用于不銹鋼中,加入氮元素以獲得單一奧氏體組織,以減少和取代相對較貴且稀缺的鎳元素,降低不銹鋼生產的成本且其作用效果遠高于鎳。氮雖然穩定奧氏體能力不如碳,而且氮相對于碳又有優點,碳易在晶間產生脆性的碳化物,導致材料脆性增加,耐蝕性下降而氮卻能避免這些問題,因此氮較于碳更適合。
  
  不銹鋼中鎳和鉬可以提高鋼的韌性和屈服強度,而為了提高耐蝕性,碳的量應盡可能減少,這是因為析出的碳化物容易造成晶間腐蝕。氮的加入也就彌補了這一不足,錳、鉻、鉬的加入可以提高氮在鋼中的溶解度。在室溫下高氮鋼受氮的影響屈服強度隨著氮含量的增加而明顯提高而斷裂韌性受氮的影響并不大。另外氮的加入可以提高鋼的抗蠕變性能,岡此高氮奧氏體不銹鋼抗蠕變性能隨著氮含量的增加而提高。中華不銹鋼網編輯人員獲悉

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