的晶間腐蝕是一種腐蝕破壞現(xiàn)象,表現(xiàn)為晶粒間喪失結合力,以致材料的強度變差。對于晶間腐蝕的產生原因有許多不同的理論,如貧鉻理論、晶界吸附理論、沉淀相亞穩(wěn)論、亞穩(wěn)相溶解理論、應力論、沉淀相形貌論和腐蝕電化學理論等。
其中,貧鉻理論是早提出且被廣泛接受的理論。對,晶界處的晶格是不完整的,有利于金屬原子的擴散;在晶界及其鄰近區(qū)域的的Cr會由于碳化物Cr23C6在晶界的沉淀而發(fā)生貧乏現(xiàn)象,造成晶界周圍出現(xiàn)貧鉻區(qū),當Cr質量分數(shù)降低至12%左右時,在某些腐蝕介質中沿著材料晶界產生腐蝕,使晶粒間喪失結合力,即產生晶界腐蝕現(xiàn)象。
(UNS S32168)是在基礎上加入Ti元素,以增強其抗晶間腐蝕能力和耐高溫性能,其原理是形成穩(wěn)定的MC型碳化物TiC,以碳化物形成自由焓變化來衡量,TiC遠比碳化鉻穩(wěn)定,可減少碳化鉻的形成。
在歐美等發(fā)達地區(qū)市場,TP321不銹鋼無縫鋼管已逐漸被TP304L、TP316L等低碳、超低碳不銹鋼無縫鋼管替代;但在我國,TP321不銹鋼無縫鋼管的需求量仍然很大,根據(jù)國際不銹鋼論壇(ISSF)公布的數(shù)據(jù)顯示,2012年,我國TP321不銹鋼無縫鋼管的表觀消費量在10萬t左右。由于生產工藝與檢驗條件的限制,目前國內生產的TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能合格率不高,一次檢驗合格率為80%左右。山西太鋼不銹鋼鋼管公司自2009年投產以來,TP321不銹鋼無縫鋼管產量約占總產量的35%,晶間腐蝕檢驗一次合格率在70%左右,遠低于其他不銹鋼產品的水平(≥95%)。為提高成材率,更好地滿足用戶需要,該公司技術人員針對TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能進行了技術攻關,目標為將一次檢驗合格率提高至95%以上,達到日本住友金屬公司等國外先進制造商的水平。
目前國內TP321不銹鋼無縫鋼管的生產大都采用穿孔→冷軋(拔)→熱處理→矯直→酸洗→檢驗→包裝的生產方式。鋼管在冷變形后,采用固溶熱處理變形應力和改善組織,即把鋼管加熱至奧氏體碳飽和曲線以上溫度保溫,使碳化物充分溶解到固溶體中再快速冷卻,將高溫組織在室溫下固定下來,獲得碳的過飽和固溶體。通過對標活動,對生產流程進行分析,從化學成分控制、熱處理制度調整、脫脂工藝優(yōu)化等方面入手,使得TP321不銹鋼無縫鋼管的晶間腐蝕一次檢驗合格率穩(wěn)定在95%以上,達到攻關目標。具體表現(xiàn)在:
(1)通過化學成分設計,調整C、Cr、Ni、Ti等元素比例,可優(yōu)化TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能;
(2)TP321不銹鋼無縫縫鋼管進行固溶熱處理時,爐內還原性氣氛易造成鋼管表面增碳;弱氧化性氣氛對鋼管表面質量較好,消除了增碳因素,且節(jié)約能源;
(3)TP321不銹鋼無縫鋼管冷軋后脫脂不凈,對熱處理后鋼管表面質量影響較大,對耐蝕性能亦有不良影響;通過改進脫脂方法,可有效改善鋼管耐晶間腐蝕性能;
(4)固溶熱處理保溫溫度設定為1050℃,對TP321不銹鋼無縫鋼管的耐晶間腐蝕性能有利;
(5)若TP321不銹鋼無縫鋼管在溫度區(qū)間(450~900℃)內使用且環(huán)境存在強腐蝕介質,應對鋼管進行穩(wěn)定化處理。
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