1. 鉻鎳奧氏體不鏽鋼的非敏化态晶間腐蝕,1949年才被人們發現,雖然也開展了一些研究工作,但截止目前為止,從理論到實踐還沒有獲得滿意的解釋和解決。
2. 現象和識别
非敏化态(固溶态)晶間腐蝕系指Cr-Ni奧氏體不鏽鋼在經過高溫(1000~1150℃)加熱,保溫後迅速冷卻後的固溶狀态,不需要再經過敏化(焊接或450~850℃敏化溫度加熱)處理,在一些腐蝕介質中同樣出現的晶間腐蝕。産生非敏化态晶間腐蝕的Cr-Ni奧氏體不鏽鋼既包括普通不鏽鋼,也包括耐敏化态晶間腐蝕的超低碳不鏽鋼和含穩定化元素Ti,Nb的不鏽鋼。非敏化态晶間腐蝕主要出現在含Cr6 的HNO3中。除65%的HNO3外,在濃HNO3,特别是在發煙硝酸中最易出現。此外,國内在二氧化碳汽提法生産尿素的條件下,在高溫,高壓尿素甲铵液中,在液相,汽液相交界處,在汽相中均發現了尿素級和非尿素級的00Cr17Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N以及Fe-Ni基耐蝕合金00Cr20Ni35Mo2Cu3Nb(Carpenter 20cd-3)的非敏化态晶間腐蝕。
非敏化态晶間腐蝕一般出現在遠離焊縫的母材上。對它的識别基本上與敏化态晶間腐蝕相同。但是,在金相顯微鏡和掃描電鏡下觀察,在尿素生産裝置中所出現的Cr-Ni奧氏體不鏽鋼的非敏化态晶間腐蝕形态,發現與前述敏化态晶間腐蝕有很大的不同。主要表現在晶間腐蝕裂紋較寬但常常延伸較淺且常伴随有晶粒脫落,但晶界并未見析出物。
3. 機理
研究表明,應用溶質(雜質)偏聚理論能夠較滿意地解釋固溶态(非敏化态)晶間腐蝕産生的原因。在含Cr6 的硝酸介質中,選擇高純的Cr-Ni不鏽鋼Cr14Ni14和1Cr18Ni11Ti,研究了C,P,Si,B等對非敏化态晶間腐蝕的影響,當C<0.1%時無明顯影響,p≥0.01%,顯著有害;si量在cr-ni不鏽鋼正常含量(~0.8%)範圍附近時,其非敏化态晶間腐蝕敏感性最大,高于或低于此含量,晶間腐蝕敏感性下降;b量≥0.0008%,對非敏化态晶間腐蝕便有害。對含si,p極低的高純cr-ni奧氏體鋼的進一步研究表明,這些不鏽鋼在非敏化态均無晶間腐蝕傾向。采用透射電鏡和俄歇譜儀進行晶界分析結果已證實晶界p,si,b等元素的偏聚并優先溶解是導緻非敏化态晶界腐蝕的主要原因。< span="">但是,P,Si,B等雜質元素沿晶界偏聚導緻非敏化态晶間腐蝕僅僅是由于晶界和晶内形成化學濃差而引起的單純電化學腐蝕過程,或者是由于偏聚引起晶界耐蝕性下降,還是有其它因素的影響,尚有待于進一步探讨。
4. 材料選擇
從理論上講,發展 P≤0.01%,Si≤0.10%,B≤0.008%的高純Cr-Ni奧氏體不鏽鋼是解決非敏化态晶間腐蝕最根本的措施。 目前,為解決硝酸用途中的非敏化态晶間腐蝕,主要是選用高矽(Si~4%)不鏽鋼0Cr18Ni11Si4AlTi,00Cr20Ni24Si4Ti,00Cr14Ni14Si4,00Cr17Ni15Si4Nb等。為解決二氧化碳汽提法尿素生産中四大高壓設備,即尿素合成塔,高壓冷凝器,高壓洗滌器,二氧化碳汽提塔用Cr-Ni奧氏體不鏽鋼的非敏化态晶間腐蝕,目前仍需選用已有大量成熟使用經驗的尿素級00Cr17Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N。但需盡量控制鋼中C,P,Si量,特别是P量應盡量低。
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