《不锈钢及镍合金的晶间腐蚀及其压力容器晶间腐蚀敏感性检验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不锈钢及镍合金的晶间腐蚀及其压力容器晶间腐蚀敏感性检验（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、不锈钢及镍合金的晶间腐蚀及其压力容器晶间腐蚀敏感性检验全国锅炉压力容器标准化技术委员会秘书处 黄嘉琥I目 录一 概述1二 不锈钢晶间腐蚀机理2三 镍合金晶间腐蚀机理6四 避免晶间腐蚀的方法6五 晶间腐蚀敏感性标准检验方法8六 检验的必要性9七 试验方法标准和容器检验标准的关系10八 材料检验和容器检验的关系11九 是否检验的确定11十 检验方法的选择12十一 检验试样的状态14十二 检验的合格指标15十三 压力容器检验职责151一 概述不锈钢和镍合金是耐腐蚀压力容器采用最多的材料，设计选材制造检验中应保证压力容器具有足够的耐晶间腐蚀性能，避免在容器运行中产生晶间腐蚀失效。受到严重晶间腐蚀后，材
2、料会部分丧失或完全丧失强度、塑性和韧性，失去 承载能力，严重时用手一捏即成为散砂般的小颗粒。对于压力容器而言，破坏性很大。十九世纪初期当不锈钢和镍合金开始工业应用时，晶间腐蚀曾成为失效的主要形式。迫使人们不得不对其机理与对策进行了系统研究。从材料和检验两方面同时对其控制。现在 ISO 及主要工业国家也都有自己的不锈钢和镍合金的试验方法标准，见表1、表 2。应当说，在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、腐蚀疲劳等各种局部腐蚀形态中，对晶间腐蚀的研究较为深入，所能采用的工程对策较为具体，在各种腐蚀试验 的标准方法中，主要都用于科学试验，只有晶间腐蚀敏感性检验还用作为工程材料和设备的检验措施。在对晶间腐蚀进
3、行有效控制和检验后，这些年才把化工过程设备产生的晶间腐蚀失效事故降到占各种腐蚀失效事故总和的10%以下。因此对化工设备尤其是压力容器的晶间腐蚀进行控制和检验，数十年 来一直是必要措施。应力腐蚀失效事故占腐蚀失效事故总和的 50%以上，主要是由于对应力腐蚀失效的工程 控制手段还不够有力，也还没有找到很好的工程检验方法。此处的工程晶间腐蚀是指敏化型晶间腐蚀，现在只有不锈钢、镍合金、铝合金三类材料的部分（或大部分）合金才存在晶间腐蚀问题， ISO 和各主要工业国家也只有这三类材料具有晶间腐蚀敏感性的试验方法标准。铝合金化工设备一般都没有将晶间腐蚀敏感性试验作为工程材料和设备的检验手段，因而目前进行晶
4、间腐蚀敏感 性工程检验的只是不锈钢和镍合金材料和设备。压力容器安全技术监察规程（ 1999） 第 57 条规定：“奥氏体不锈钢压力容器或受压元件用于有晶间腐蚀介质场合时，必须在图样上提出抗晶间腐蚀检验或热处理要求。”含铬和（或）钼的镍合金可看作是铬镍不锈钢的延续。不锈钢和镍合金制压力容器的设计制造应为保证容器不产生晶间腐蚀失效事故而采取必要的措施 ，同时应正确地进行晶间腐蚀敏感性检验。我国 GB/T 214332008不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验 以及 JB/T 47562006镍及镍合金制压力容器 附录 D（规范性附录）：镍合金容器的晶间腐蚀敏感性检验 即为贯彻执行“容规”该规定的两个具
5、体标准。表 1 各国不锈钢晶间腐蚀敏感性试验方法标准国家、组织标准号标准名称ISOISO 3651-（12）：1998（E）欧盟EN ISO 3651（12）：1998德DIN EN ISO 3651（12）：1998法NF EN ISO 3651（12）：1998英BS EN ISO 3651（12）：1998不锈钢晶间腐蚀性能的检验第 1 部分：奥氏体和铁素体-奥氏体（双相）不锈钢在硝酸介质中测定失重的腐蚀试验（Huey 法）第 2 部分：铁素体、奥氏体和铁素体-奥氏体（双相）不锈钢在含硫酸的介质中的腐蚀试验ASTM A2621998检验奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的标准方法 美 ASTM
6、A7631993（1999）检验铁素体不锈钢晶间腐蚀敏感性的标准方法俄 60321989耐蚀钢与合金的晶间腐蚀性能的试验方法2表 1（续）国家、组织标准号标准名称JIS G05711980不锈钢的 10%草酸浸蚀试验方法JIS G05721984不锈钢的硫酸-硫酸铁腐蚀试验方法JIS G05731999不锈钢的 65%硝酸腐蚀试验方法JIS G05741980不锈钢的硝酸-氢氟酸腐蚀试验方法JIS G05751999不锈钢的硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法日JIS G05801986不锈钢的电化学再活化率测定方法GB/T 4334.12000不锈钢 10%草酸浸蚀试验方法GB/T 4334.22000
7、不锈钢硫酸-硫酸铁腐蚀试验方法GB/T 4334.32000不锈钢 65%硝酸腐蚀试验方法GB/T 4334.42000不锈钢硝酸-氢氟酸腐蚀试验方法中国GB/T 4334.52000不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法表 2 各国镍合金晶间腐蚀敏感性试验方法标准国家、组织标准号标准名称ISOISO 9400：1990（E）镍基合金耐晶间腐蚀性能的检测美ASTM G 281997检验镍铬合金压力加工材晶间腐蚀敏感性的标准试验方法中国GB/T 152601994镍基合金晶间腐蚀试验方法 60321989耐蚀钢与合金的耐晶间腐蚀性能的试验方法其中硫酸-硫酸铁法，硫酸-硫酸铜-铜屑法及硝酸法可用于镍合金俄
8、 249821989耐蚀、耐热与热强合金板材标准中列有 20%盐酸法、31%硫酸-硫酸铁法及 31%硝酸-18%硝酸法可用于镍合金二 不锈钢晶间腐蚀机理1 铬对耐蚀性起决定性作用不锈钢中必须含铬、腐蚀氧化后表面形成含 Cr2O3的钝化膜，质地致密，与基体附着牢固，阻滞了介质的腐蚀作用。这是不锈钢耐蚀性好的基本原因。铬必须溶入铁的基体中才能起到上 述耐蚀作用。铬溶入铁中一定量后才能明显提高耐蚀性。铬溶入铁中的量与耐蚀性的提高并不是成渐变的关系，而是达到一定量后发生突变。按塔曼（Tammann）定律规定，在某些固溶体中，将较稳定的 A 组分加入到较活泼的 B 组分中时，A 与 B的克分子数比达到
9、n/8 时，固溶体的耐蚀性会 急剧提高。此处n为 1、2、4 等正整数。铬的克分子量为 52、铁的克分子量为 55.8。当n=1 时，加入的铬质量百分数应为 11.7%,当n=2 时为 23.4%，因此不锈钢形成了铬含量 12%14%和 24%26%两个等级。即铬名义含量 13%和 25%两个等级。另外，根据试验，钢中铬含量超过 16%时在氧化性的酸如稀硝酸中才有明显高的耐蚀性。见图 1 和图 2。由于单相奥氏体相具有更好的耐蚀性，由图 3 可见，当铬含量为 16%18%时可在最低镍含量 8%时3获得奥氏体，并在此基础上形成了 18-8 奥氏体钢，由此角度， Cr 含量 16%18%即名义含量
10、 17%亦为不锈钢的又一个等级。不锈钢形成了铬含量 13%、17%、25%三个耐蚀等级。图 1 铬含量对 Fe-Cr 合金在 图 2 铬含量对 Fe-Cr 合金在 5%和稀硝酸中耐蚀性的影响 3.5%稀硝酸中耐蚀性的影响图 3 为获得稳定奥氏体组织 ，含 0.1% 图 4 碳在 18-8 不锈钢中的溶解度曲线碳的铬镍不锈钢中的铬、镍含量2 碳在不锈钢中的溶解度碳在 18-8 奥氏体不锈钢中的高温极限溶解度可超过 0.08%，而在室温时则低于 0.03%或更低。当不锈钢中的碳量高于 0.03%时，在高温下碳可全部 分或大部固溶于奥氏体基体中。但随着温度下降，碳的溶解度下降，过饱和的碳会从基体中析出，直到温度降到400300以下碳不能扩散为止。碳的析出并不以单质碳析出，而是以 Cr23C6为主的碳化物形态在晶粒边界析出。43 高铬相和贫铬区Cr23C6中的铬含量 93%，碳含量 7%，均远高于不锈钢的平均 铬含量和碳含量，可称为高铬相和高碳相。Cr23C6的高铬和高碳含量都是首先从碳化铬邻近的基体晶粒边缘扩散过去的，因而这个邻近地带的铬含量和
