奧氏體不銹鋼晶間腐蝕

1 問(wèn)題的提出

技術(shù)性統(tǒng)一要求中通常包括“奧氏體不銹鋼制器皿用以可能會(huì)引起晶間腐蝕的生活環(huán)境，焊后該做固溶處理或穩(wěn)定化處理”，明確提出這種要求，已有其存有的合理化。但即便設(shè)計(jì)者在圖案的技術(shù)要求中指出這一條，規(guī)定生產(chǎn)廠開(kāi)展不銹鋼板制器皿(例如熱交換器)的焊后熱處理，因?yàn)榫唧w熱處理方法主要參數(shù)無(wú)法控制和其他一些出乎意料的艱難，一般難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者明確提出的最佳規(guī)定，事實(shí)上現(xiàn)役的不銹鋼設(shè)備絕大多數(shù)要在焊后態(tài)應(yīng)用。

這便促進(jìn)大家進(jìn)行思考：晶間腐蝕是奧氏體不銹鋼比較常見(jiàn)的腐蝕方式，那樣造成晶間腐蝕的原理是怎樣的?在哪個(gè)介質(zhì)自然環(huán)境下能造成晶間腐蝕?避免與控制晶間腐蝕的重要方法是什么?奧氏體不銹鋼制器皿用以可能會(huì)引起晶間腐蝕的生活環(huán)境焊后是不是都需要熱處理工藝?文中查看相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，著作，融合生產(chǎn)制造具體談一談個(gè)人見(jiàn)解。

2 晶間腐蝕的形成原理

晶間腐蝕是一種常見(jiàn)的部分腐蝕，腐蝕順著金屬材料或鋁合金晶體界限或它鄰近區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而晶體腐蝕很輕度，這類(lèi)腐蝕便稱(chēng)之為晶間腐蝕，這類(lèi)腐蝕使晶體之間結(jié)合性大大的消弱。很?chē)?yán)重的晶間腐蝕，可讓金屬材料喪失強(qiáng)度可塑性，在常規(guī)負(fù)載下破裂。當(dāng)代晶間腐蝕基礎(chǔ)理論，主要包括貧鉻理論與晶界殘?jiān)暨x融解基礎(chǔ)理論。

2.1 貧鉻基礎(chǔ)理論

常見(jiàn)的奧氏體不銹鋼，在還原性或弱氧化性介質(zhì)中往往造成晶間腐蝕，多半都是因?yàn)樯a(chǎn)加工或使用中遇熱不合理所引起的。所說(shuō)遇熱不合理就是指鋼遇熱或遲緩制冷根據(jù)450～850 ℃溫度區(qū)，鋼會(huì)對(duì)晶間腐蝕造成敏感度。并且這個(gè)溫度是奧氏體不銹鋼應(yīng)用的危險(xiǎn)性溫度。不銹鋼板材在出廠時(shí)早已時(shí)效處理，所說(shuō)時(shí)效處理就是把鋼加熱至1050～1150 ℃之后進(jìn)行熱處理，目的是為了得到均相離子晶體。奧氏體鋼里面含有少許碳，碳在馬氏體里的固溶度是隨溫度降低而減少的。如0Cr18Ni9Ti,在1100 ℃時(shí)，碳的固溶度大約為0.2%,在500～700 ℃時(shí)，大約為0.02%。因此經(jīng)時(shí)效處理的鋼，碳是過(guò)于飽和的。

當(dāng)鋼不論是加溫或制冷根據(jù)450～850 ℃時(shí)，碳便能產(chǎn)生(Fe、Cr)23C6 從馬氏體中進(jìn)行析出而分布于晶界上。(Fe、Cr)23C6 的含鎂股票量比馬氏體基礎(chǔ)的含鉻量高出很多，它進(jìn)行析出當(dāng)然耗費(fèi)了晶界周邊大量鉻，而耗費(fèi)的鉻無(wú)法從晶體中以蔓延立即獲得填補(bǔ)，由于鉻的擴(kuò)散速度比較慢，結(jié)論晶界附近含鎂量小于鈍化處理務(wù)必的限定(即12%Cr),產(chǎn)生貧鉻區(qū)，因此鈍態(tài)受到損壞，晶界周邊地區(qū)電位差降低，而晶體自身仍保持鈍態(tài)，電位差比較高，晶體與晶界組成鄉(xiāng)土文化———鈍態(tài)微熱電偶充電電池，充電電池具備大負(fù)極小陽(yáng)極氧化的面積是，這個(gè)就造成晶界區(qū)域腐蝕。

2.2 晶界殘?jiān)暨x融解基礎(chǔ)理論

在生活實(shí)踐中，大家還了解到奧氏體不銹鋼在氧化能力介質(zhì)(如濃硫酸)中能夠造成晶間腐蝕，但腐蝕狀況與在還原性或弱氧化性介質(zhì)里的情況不一樣。一般出現(xiàn)于通過(guò)時(shí)效處理的鋼上，通過(guò)敏化處理鋼一般不出現(xiàn)。當(dāng)離子晶體里面含有磷這類(lèi)殘?jiān)_(dá)100ppm 時(shí)或硅雜質(zhì)為1000-2000ppm 時(shí)，他們就會(huì)縮松在晶界上。這種殘?jiān)谘趸芰橘|(zhì)影響下便產(chǎn)生融解，造成晶間腐蝕。而鋼經(jīng)敏化操作時(shí)，因?yàn)樘伎梢愿仔纬?MP)23C6,或者由于碳的最先縮松限制磷向晶界蔓延，兩種情況都是會(huì)免去或減輕殘?jiān)诰Ы绲目s松，就清除或減弱了鋼對(duì)晶間腐蝕的敏感度。

以上二種表述晶間腐蝕原理理論分別可用于一定鋁合金的部門(mén)狀況和一定的介質(zhì)，并不是互相排斥反而是相互之間補(bǔ)充。生活實(shí)踐中最常見(jiàn)的不銹鋼材質(zhì)晶間腐蝕大部分要在弱還原性或氧化性介質(zhì)中所發(fā)生的，因此絕大部分的腐蝕案例都能用貧鉻基礎(chǔ)理論來(lái)描述。

3 造成晶間腐蝕的介質(zhì)自然環(huán)境

造成常見(jiàn)奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質(zhì)，關(guān)鍵有兩種。一類(lèi)是還原性或弱氧化性介質(zhì)，一類(lèi)是氧化能力介質(zhì)，如濃硫酸等。常見(jiàn)的就是第一類(lèi)，下邊列舉普遍造成奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質(zhì)自然環(huán)境。

3.1 普遍造成奧氏體不銹鋼晶間腐蝕介質(zhì)

在G.A.Nelson 編制“腐蝕數(shù)據(jù)圖”中列出比較常見(jiàn)的造成奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)：冰醋酸，冰醋酸 水楊酸鈉，氯化銨，硫酸銨，鉻酸，硫代硫酸鈉，油酸，苯甲酸，氫氧化鎂，鹽酸 氫氧化鎂，乳酸菌，氰化鈉，氰化鈉 硫酸，鹽酸，硫酸銨，海面，耐腐蝕，硫酸氫鈉，氫氧化鈣，二氧化硫(濕),鹽酸，鹽酸 硫代硫酸鈉，鹽酸 硫酸鋁，鹽酸 工業(yè)甲醇，鹽酸 氰化鈉，亞硫酸，酞酸，氫氧化鈉溶液 硫化鈉。

3.2 晶間腐蝕選擇性實(shí)驗(yàn)

奧氏體不銹鋼應(yīng)用于可能會(huì)引起晶間腐蝕的生活環(huán)境時(shí)，應(yīng)按照GB4334.1～GB4334《不銹鋼板晶間腐蝕測(cè)試方法》開(kāi)展晶間腐蝕選擇性實(shí)驗(yàn)。奧氏體不銹鋼晶間腐蝕趨向測(cè)試方法的使用以及達(dá)標(biāo)規(guī)定必須符合下列規(guī)定：

(1)在溫度高于或等于60 ℃，且濃度值高于或等于5%的氰化鈉中常用的奧氏體不銹鋼及其濃硝專(zhuān)用型不銹鋼板，應(yīng)按照GB4334.3《不銹鋼板65%氰化鈉腐蝕測(cè)試方法》進(jìn)行試驗(yàn)，五個(gè)周期均值腐蝕率或三個(gè)周期的腐蝕率應(yīng)不得超過(guò)0.6g/m2 h(或等同于0.6mm/a)。試件情況可以為使用情況或敏化情況。

(2)鉻鎳奧氏體不銹鋼(如0Cr18Ni10Ti,0Cr18Ni9,00Cr19Ni10 及相類(lèi)似建筑鋼材):一般要求：按GB4334.5《不銹鋼板鹽酸—硫代硫酸鈉腐蝕測(cè)試方法》，拉伸試驗(yàn)后，試件表層不能有晶間腐蝕裂痕。較高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求：按GB4334.2《不銹鋼板鹽酸—?dú)溲趸V腐蝕測(cè)試方法》，均值腐蝕率應(yīng)不得超過(guò)1.1g/m2 h。

(3)含鉬奧氏體不銹鋼(如0Cr18Ni12Mo2Ti,00Cr17Ni14Mo2 及相類(lèi)似建筑鋼材):一般要求：按GB4334.5《不銹鋼板鹽酸—硫代硫酸鈉腐蝕測(cè)試方法》，拉伸試驗(yàn)后，試件表層不能有晶間腐蝕裂痕。較高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求：按GB4334.4《不銹鋼板氰化鈉—鹽酸腐蝕測(cè)試方法》，腐蝕度比率不得超過(guò)1.5。也可以按GB4334.2《硫酸—硫酸鐵試驗(yàn)方法》，均值腐蝕率應(yīng)不得超過(guò)1.1g/m2 h。

(4)介質(zhì)有要求時(shí)，可以進(jìn)行這一規(guī)定之外的晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)，并要求對(duì)應(yīng)的達(dá)標(biāo)規(guī)定。