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影响压力容器晶间腐蚀的因素有哪些?

发布日期:2021-11-16 11:47  作者:admin  来源:未知 浏览量:

我们都知道,产生晶间腐蚀需要有两个必备的条件,一个是材料的晶界物质的物理化学状态,第二个就是特点的环境条件。但是,同时影响晶间腐蚀试验的因素也有很多,今天江苏容大的小编就为大家分析其中的5种因素,希望能够帮助大家快速的了解!

加热温度和时间

①TTS(Temperature Time Sensitivity,温度-时间-敏化)曲线

表明产生晶间腐蚀倾向的加热温度与时间条件的曲线叫做晶间腐蚀TTS曲线。奥氏体不锈钢析出碳化物的加热温度与时间的关系,以及产生晶间腐蚀倾向的加热温度与时间的关系都呈“C”形曲线关系,能产生晶间腐蚀倾向的温度称为敏化温度。奥氏体不锈钢的敏化温度范围在500~850℃之间,一般以650~700℃为最敏感。在敏化温度范围,随加热时间增加,奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向增大,达到最大值后晶间腐蚀倾向反趋减小,直到消除晶间腐蚀倾向。这是因为加热时间过长,Cr逐渐扩散到晶界区,消除了贫Cr的缘故。

②TTT(Temperature Time Transformation)曲线

TTT曲线又称IT图(Isothermal Transformation, IT)或C曲线,即过冷奥氏体等温转变曲线,可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程:转变开始和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。因其形状通常像英文字母“C”,故俗称其为C曲线,亦称为TTT 图。C 曲线中转变开始线与纵轴的距离为孕育期,标志着不同过冷度下过冷奥氏体的稳定性,称为C 曲线的“鼻尖”。由于过冷奥氏体在转变过程中不仅有组织转变和性能变化,而且有体积膨胀和磁性转变,因此可以采用膨胀法、磁性法、金相-硬度法等来测定TTT曲线。

③敏化

含C质量分数超过0.03%的不含稳定化元素的奥氏体型不锈钢(如不含Ti或Nb的10-8型不锈钢),如这些钢在425-815℃温度区间停留一段时间,或者缓慢冷却通过这个温度区间时,都会产生晶间偏析,这样的热处理或焊接热循环造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用),并且造成最邻近的区域Cr贫化,使得这些区域在腐蚀介质中应用时容易发生晶间腐蚀。

合金成分

①C。C元素是对不锈钢敏化起着重要作用的关键性元素,由TTS曲线(图4-29)可以看出,随着C含量增加,产生晶间腐蚀倾向的加热温度和时间范围扩大,晶间腐蚀倾向及腐蚀速度将增大。

对核反应堆压力容器内壁堆焊00Cr20Ni0不锈钢堆焊层晶间腐蚀的原因研究结果表明,造成其抗晶间腐蚀性能降低的原因不完全是含C量过高,焊后冷却速度过慢或焊后长时间在600℃退火处理,而使组织中铁素体数过低,导致碳化物集中析出,从而使其抗晶间腐蚀能力大大降低,甚至低于完全的奥氏体组织[1]。

②Cr、Mo、Ni、Si。Cr、Mo含量增高,可降低C的活度,有利于减轻晶间腐蚀倾向;Ni、Si等非碳化物形成元素降低C在奥氏体中的溶解度,促进C的扩散和碳化物的析出,有利于产生晶间腐蚀。

少量的Si 降低钢抗晶间腐蚀的能力,特别是对含Mo的不锈钢,Si的有害作用更加显著。但高含量的Si,可以使非敏化状态的不锈钢在强氧化性介质中有着良好的抗晶间腐蚀能力;

③Ti、Nb。Ti和Nb是提高合金抗晶间腐蚀非常有益的元素。Ti和Nb与C的亲合力大于Cr与C的亲合力,因而在高温下能先于Cr形成稳定的TiC和NbC,使钢在敏化温度加热时少甚至不析出Cr的碳化物,从而大大降低了钢中的固溶C含量,使Cr23C6难以析出,从而防止了铬的贫化。Ti的加入质量分数约为8倍的碳;

④N。N对其晶间腐蚀倾向的影响取决于N在合金中的含量及钢中Ni的含量;

⑤B。在不锈钢中加入质量分数40-50×10-6的B可降低晶间腐蚀的敏感性,这可能是B在晶界的吸附减少了C、P在晶界的偏聚之故。

晶间腐蚀试验

腐蚀介质

不锈钢在酸性介质中遭受的晶间腐蚀较为严重。在H2SO4或HNO3中添加氧化性阳离子,如Cu2+、Fe3+、Hg2+及Cr6+等都将加速晶界阳极溶解的速度,即加速晶间腐蚀。

奥氏体不锈钢在HNO3中的腐蚀,在质量分数低于68% HNO3中,固溶态的奥氏体不锈钢耐蚀性尚好。敏化状态奥氏体不锈钢极易发生晶间腐蚀破坏,且随钢中C含量的增加使腐蚀速率呈直线增加。在质量分数高于68%的HNO3介质中,奥氏体不锈钢能产生非敏化态晶间腐蚀,当固溶体中含有P、Si等偏析在晶界上时,这些杂质在强氧化性介质作用下发生溶解, 导致晶间腐蚀。在沸腾的发烟HNO3中,奥氏体不锈钢的腐蚀是Cr6+的溶解,Cr6+的氧化能力很强,加速腐蚀反应。Cr2O3 钝化膜已不能保护奥氏体不锈钢,即使是硝酸级和超高纯的奥氏体不锈钢也不适合在这样条件下使用。

应力

在奥氏体状态下施加拉应力或单向压应力,促进奥氏体分解,珠光体转变和贝氏体转变加快,C曲线左移,Ms升高。在奥氏体状态下施加多向压应力,减慢奥氏体分解,珠光体转变和贝氏体转变减慢,C曲线右移,Ms下降。

晶粒度

实验结果表明,不锈钢在相同热处理温度下,其晶粒大小随保温时间延长而增大,在相同的腐蚀条件下,由极化曲线根据Tafel曲线外延法求得自然腐蚀电流密度随晶粒的长大而减小,即晶间腐蚀倾向降低。但也有试验表明,粗晶粒易使晶间腐蚀试验(T法)不合格, 细晶粒抗腐蚀性能强, 易使晶间腐蚀合格。

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