不銹鋼管受介質的化學及電化學作用而破壞的現象稱為腐蝕。不銹鋼管腐蝕主要有均勻腐蝕(shi)、晶間腐蝕、點腐蝕、選擇性腐蝕和應力腐蝕斷裂等。在腐蝕介質作用下,沿著或緊挨著不銹鋼(gang)晶粒邊界發生的電化學腐蝕形態稱為晶間腐蝕。不銹鋼管用于可能引起晶間腐蝕的環境時,應按GB/T 4334.1~4334.5《不銹鋼腐蝕試驗方法》進行晶間腐蝕傾向性試驗。不銹鋼壓力容器晶間腐蝕試驗方法、受檢試件狀態、驗收要求應按GB/T 21433《不銹鋼壓力容器晶間腐蝕敏感性檢驗》的相關規定執行。下述介質在足夠濃度和一定溫度下屬于具有對不銹鋼管產生晶間腐蝕能力的介質。
無機(ji)酸(suan)(suan)(suan)(suan):硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)(suan)(suan)、鉻酸(suan)(suan)(suan)(suan)、亞硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)溴酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)碘酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氰酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氯氰酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氨基磺酸(suan)(suan)(suan)(suan)、次氯酸(suan)(suan)(suan)(suan)等。
有機酸(suan)(suan)(suan):工業乙酸(suan)(suan)(suan)、乙酸(suan)(suan)(suan)酐、甲(jia)酸(suan)(suan)(suan)、草(cao)酸(suan)(suan)(suan)、乳酸(suan)(suan)(suan)、乙二(er)(er)酸(suan)(suan)(suan)、丙二(er)(er)酸(suan)(suan)(suan)、苯二(er)(er)酸(suan)(suan)(suan)、環烷酸(suan)(suan)(suan)、水楊(yang)酸(suan)(suan)(suan)、脂(zhi)肪酸(suan)(suan)(suan)、蘋果酸(suan)(suan)(suan)、檸檬酸(suan)(suan)(suan)、馬(ma)來酸(suan)(suan)(suan)、富馬(ma)酸(suan)(suan)(suan)等(deng)。
鹽類:硝酸(suan)(suan)(suan)銨(an)、硝酸(suan)(suan)(suan)鈣(gai)(gai)、硝酸(suan)(suan)(suan)銀、硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)銅(tong)、硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)、硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鈉、硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鋁、硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)氫(qing)鈉、硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)亞(ya)(ya)鐵(tie)、亞(ya)(ya)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)、亞(ya)(ya)硝酸(suan)(suan)(suan)鈣(gai)(gai)、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈉、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)、氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鉻(ge)、次氯(lv)(lv)酸(suan)(suan)(suan)鈉、氫(qing)氟酸(suan)(suan)(suan)鈉等溶液。
其他:氫氧化(hua)鈉、硫(liu)(liu)化(hua)鐵、硫(liu)(liu)化(hua)鋁、硫(liu)(liu)化(hua)鈉、濕二氧化(hua)硫(liu)(liu)、三(san)氯化(hua)鐵、尿素(su)氨基甲酸(suan)銨(an)溶液、亞硫(liu)(liu)酸(suan)紙漿、牛皮紙漿、亞硫(liu)(liu)酸(suan)蒸(zheng)煮液、玉米(mi)淀(dian)粉漿(由(you)鹽酸(suan)或硫(liu)(liu)酸(suan)制)、甜菜汁、石油原油、油田污水(shui)、海水(shui)、輕(qing)水(shui)堆(dui)高溫水(shui)等(deng)。
奧氏(shi)體不銹鋼的(de)晶間(jian)腐蝕(shi)原因(yin)很多(duo),主要有以(yi)下幾方面。
1. 碳化鉻析出引(yin)起(qi)的晶間(jian)腐蝕(shi)
不銹鋼管在300~950℃(奧氏體不銹鋼在450~800℃溫度范圍內加熱或進行敏化處理時)溫度范圍內可能在晶界析出碳化鉻,析出的碳化鉻為Cr23C6、(Cr,Fe)23C6或(Cr,Fe,Mo)23C6碳化鉻沉淀于晶界(其鉻含量常達90%以上,大大高于不銹鋼的平均鉻含量)。由于鉻的擴散速度慢,只有在晶界附近的鉻擴散到晶界處形成碳化物析出,導致晶粒邊界區域形成貧鉻現象,如圖3-1所示。當貧鉻區的鉻含量降低到小于12.5%時,在腐蝕性介質作用下就會發生晶間腐蝕。
為了(le)防(fang)止晶間腐(fu)蝕的(de)產(chan)生,可采取如下方法:采用(yong)超低(di)碳材料(liao)、盡(jin)量降(jiang)低(di)碳含量(<0.03%);增加穩定化元素,如鈦、鈮等;固溶處理(1010~1120℃)、穩定化處理(適(shi)用(yong)于(yu)含穩定化元素的(de)不銹鋼);加入(ru)能(neng)形(xing)(xing)成雙相組織的(de)元素,形(xing)(xing)成雙相組織等。
2. δ相析出引起的(de)晶間腐蝕
超低碳不銹鋼,由于碳含量極低,可防止晶間析出Cr23C6、(Cr、Fe)23C6引起的晶間腐蝕。但有些含鉬奧氏體不銹鋼,如Cr17Ni13Mo2在敏化溫度區間晶間析出δ相,在特殊的腐蝕介質中(沸騰質量分數為65%的硝酸溶液),δ相發生腐蝕,從而引起晶間腐蝕。
3. 晶界吸附引起的晶間腐蝕(shi)
該腐(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)特殊條件下發生(sheng)的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)。普通的(de)(de)Cr18-Ni8 奧氏體不(bu)銹鋼(gang)管在強氧化性的(de)(de)硝(xiao)酸溶液中(zhong)會產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi),而(er)雜(za)(za)質(zhi)(zhi)極少的(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)不(bu)發生(sheng)上述(shu)現(xian)象(xiang)。研究(jiu)已表(biao)明(ming)、Cr14-Ni4不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)雜(za)(za)質(zhi)(zhi)磷在晶(jing)界吸附是(shi)(shi)導(dao)致其在硝(xiao)酸溶液中(zhong)產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)原因。
4. 穩(wen)定(ding)化(hua)元素高(gao)溫溶解引起(qi)的晶間腐蝕
該(gai)腐(fu)蝕多(duo)發(fa)生于含Ti或(huo)(huo)Nb的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼管,焊后若(ruo)工(gong)件在敏化(hua)溫(wen)度工(gong)作,焊接(jie)接(jie)頭與強氧化(hua)性硝酸溶液接(jie)觸,沿熔合區或(huo)(huo)緊鄰(lin)熔合區的(de)高(gao)溫(wen)熱影響區發(fa)生選擇性腐(fu)蝕(狹長縫(feng)狀的(de)晶間腐(fu)蝕)。該(gai)腐(fu)蝕又(you)稱(cheng)為(wei)“刀蝕”、“刀口腐(fu)蝕”或(huo)(huo)“刀線腐(fu)蝕”。