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美标316不锈钢板对应力腐蚀断裂的抑制

作者:www.316bxgb.cn 发布于:2019/12/12 6:52:20 点击量:

可根据已知的表象规律和机理基础从材料、应力和腐蚀三个方面选择抑制措施。

材料抑制在应力腐蚀体系中,美标316不锈钢板材料的屈服强度(σs)愈高,则K愈低。图中虚线表明(1)式中裂纹深度ac与K及σs之间的关系:σs愈高,能容许的ac愈小,构件反而愈不安全。用于含H2S的油气田的钢管,为了抑制SCC,硬度一般控制在HRC22以下。在沸腾的42%MgCl2水溶液中,常用的Cr18%-Ni8%奥氏体美标316不锈钢板的应力腐蚀敏感性最大,增镍降铬,都可降低这种敏感性。此外,采用过时效处理(见脱溶),可以降低Zn-Mg-Cu系铝合金的应力腐蚀断裂敏感性。

应力抑制降低拉伸应力,可降低应力腐蚀断裂敏感性。例如,冷加工后的黄铜件、奥氏体美标316不锈钢板的焊件,通过消除残余应力的退火处理,也可以避免上表所示的应力腐蚀断裂,喷丸、滚压及其他使表面处于残余压应力状态的机械加工工艺对抑制应力腐蚀断裂也是有效的。缺口半径(ρ)影响应力集中系数,从而也是影响K(图7)的重要因素。因此,增加构件的ρ,可以有效地提高抗应力腐蚀断裂的能力。

腐蚀抑制改进设计,防止腐蚀介质的富集,是一项有效的措施。例如,奥氏体美标316不锈钢板管在含Cl-气氛中易于吸收Cl-并逐渐富集,曾用硅胶油先涂在管的外壁,然后再包绝热层,成功地解决了这个问题。介质的预处理,也是一项重要措施。例如,汽轮机发电机组用水应预先处理,降低NaOH含量;核反应设备的美标316不锈钢板热交换器中,需将水中含有的Cl-及O2降低到PPm级以下。缓蚀剂、涂层及电化学保护都可用于抑制腐蚀。但应指出,以氢脆为断裂机理的应力腐蚀体系中,阴极极化及阳极极化都可促进局部区域氢的析出,都使裂断纹扩展加速。

对氢脆的抑制先确定起决定性作用的机理,然后采取措施。例如,高温高压氢气对于结构钢的损伤和氢腐蚀,已公认是由下列反应的产物甲烷的压力引起的:

当材料内的甲烷的压力增加到钢的蠕变断裂强度不再能抵抗时,便会引起沿晶的开裂。因此,加入能形成稳定碳化物的合金元素,如铬、钼、钒、铌、钨等,它们或者固溶于Fe3C,增加Fe3C的稳定性,或者形成合金碳化物,降低Fe3C的含量;在另一方面,这些元素都能有效地提高钢的蠕变断裂强度。因此,这些合金结构钢抗氢腐蚀能力高于碳钢。从美国石油学会(API)推荐的内尔森(Nelsen)可看出,零、部件的工作温度及氢压高时,应选用含铬、钼量多的钢材。又例如,不稳定的奥氏体美标316不锈钢板由于氢致马氏体相变,可以引起氢脆。因此,为了抑制氢脆,应选用稳定的奥氏体美标316不锈钢板。

降低或抑制材料内含氢的措施可归纳为两个方面:①降低氢含量。冶炼时采用干料,或进一步采用真空处理或真空冶炼;焊接时采用低氢焊条;酸洗及电镀时,选用缓蚀剂或采取降低引入氢量的工艺。②排氢处理。合金结构钢锻件的冷却要缓慢,防止氢致开裂(白点);合金结构钢焊接时,一般采用焊前预热、焊后烘烤,以利排氢。对氢脆敏感的高强度钢及高合金铁素体钢,酸洗及电镀后,必须烘烤足够长的时间去氢。


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