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NaCl浓溶液中 2205双相不锈钢的应力腐蚀开裂行为研究
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Contents
背景
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研究方法
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试验内容
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结论
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DSS的发展历程及特点
时间
主要特点
第一代
20世纪40年代
含高铬和钼,有很好的耐局部腐蚀能力,但含碳量较高
第二代
20世纪70年代
超低碳,并含钼、铜或硅等元素,提高拉伸性能及耐点蚀和缝隙腐蚀能力
第三代
20世纪80年代
含碳量更低,含高钼和高氮,具有良好的耐孔蚀能力
、有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能
,焊后不需热处理,焊接接头有良好的耐蚀性
°C左右温度下使用,有脆性倾向,含铬量越低,脆性相的危害也越小
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双相不锈钢的耐蚀性
晶间腐蚀:晶间腐蚀常常发生在焊后的热影响区内,主要是因为碳化物沿晶界析出造成贫铬区而引起的,双相不锈钢含碳量很低,同时其他合金量也保证了奥氏体在焊后热影响区的重新形成,这样使碳化物析出的危险减少到了最小程度,铁素体与奥氏体相相对平衡,从而避免了晶间腐蚀的发生。
均匀腐蚀:均匀腐蚀的特点是在某一典型环境中,材料的保护钝化膜被大面积地破坏,且腐蚀速度是均匀的。研究表明:在40%以下的所谓稀硫酸中,双相不锈钢的耐腐蚀性比普通奥氏体不锈钢要好得多。
局部腐蚀:在卤素(经常是Cl-)离子的环境中,经常可以看到点腐蚀和缝隙腐蚀,点腐蚀发生在与介质接触表面上,而缝隙腐蚀则发生在螺母垫圈,某些残渣等沉积物和容器表面之间缝隙处。不锈钢耐点腐蚀和缝隙腐蚀的能力是由其铬、钼和氮含量来决定的,这些合金元素的影响是非常明显的。
应力腐蚀:双相不锈钢耐应力腐蚀破裂的能力是极为优越的,比奥氏体不锈钢要好得多,其耐应力腐蚀破裂的能力随合金含量的增加而提高。
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应用领域
在中性氯化物环境中应用在化工生产中经常使用含有氯离子的淡水作为冷却液,导致在使用304L、316L等奥氏体不锈钢有应力腐蚀破裂的危险,而双相不锈钢正是可以代替经常使用奥氏体不锈钢解决这一问题
炼油工业主要用于常减压蒸馏、催化裂化和加氢脱硫等装置
石油化工行业石油化工行业的腐蚀环境特征是反应温度高,介质中常含有高浓度或中等浓度的氯化物,易诱发不锈钢应力腐蚀。在这一领域中不仅使用双相不锈钢,更多使用超级双相不锈钢。
纸浆和造纸行业
在化肥行业如尿素、磷肥等行业双相不锈钢也得到了大量的应用
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重要概念
双相不锈钢(Duplex Stainless Steel)
DSS指不锈钢中既具有奥氏体(α),又有铁素体(γ)组织结构的钢种.
而且此二相组织要独立存在,且含量较大,一般认为,在奥氏体基体上有≥15%的铁素体或在铁素体基体上有≥15%的奥氏体,均可称为奥氏体+铁素体双相不锈钢。
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重要概念
应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking)
SCC指一般奥氏体不锈钢在高温氯化物环境中,常常由于受到应力腐蚀的影响而发生应力腐蚀破裂的现象。
应力腐蚀破裂遍及国民经济和国防建设的许多部门,它通常是在事先没有明显征兆、几乎没有宏观塑性变形的情况下突然发生材料的脆性断裂,引起各种灾难事故。据调查,%。
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产生应力腐蚀破裂的条件
产生应力腐蚀必须存在一定的拉应力,这种拉应力可能是使用条件下外加载荷造成的工作应力,也可能是冷加工、焊接、装配中产生的残余应力和热应力等,当拉应力大于应力腐蚀临界应力值时才会产生应力腐蚀破裂。
金属本身对应力腐蚀具有敏感性。一般来说,合金和含有杂质的金属比纯金属容易产生应力腐蚀
存在能引起该金属发生应力腐蚀破裂的特定杂质。每种合金的应力腐蚀只是对某些特定的介质敏感,如不锈钢在含氯离子的介质中容易发生应力腐蚀破裂。
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应力腐蚀机理
近代解释应力腐蚀破裂的理论很多,但由于引起应力腐蚀破裂的因素非常复杂,因此至今尚无统一的见解,其中阳极溶解理论和氢脆理论是较为人们所接受的理论。一般认为,黄铜的氨脆和奥氏体不锈钢的氯脆属于阳极溶解型,属于氢致开裂型。
氢脆理论认为:蚀孔底部或裂纹尖端形成的闭塞电池内的PH很低,有利于阴极析氢反应的进行,析出的部分氢进入金属,引起金属脆化,在拉应力作用下应力腐蚀裂纹扩展直至脆性断裂。