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        316不銹鋼儲罐應力腐蝕裂紋產生機理研究背景

        作者:鎮田機械 時間:2019-03-27 15:02
        316不銹鋼儲罐應力腐蝕裂紋產生機理研究背景 被廣泛使用的18-8、18-12-Mo等Cr-Ni奧氏體不銹鋼的應力腐蝕問題一直是國內外不銹鋼儲罐制造領域的重要研宄課題,同時也是應用不銹鋼的各工業部 信息摘要:

        316不銹鋼儲罐應力腐蝕裂紋產生機理研究背景

        被廣泛使用的18-8、18-12-Mo等Cr-Ni奧氏體不銹鋼的應力腐蝕問題一直是國內外不銹鋼儲罐制造領域的重要研宄課題,同時也是應用不銹鋼的各工業部門亟待解決的重要工程問題。

        316不銹鋼儲罐應力腐蝕裂紋產生機理研究背景

        針對奧氏體不銹鋼應力腐蝕問題,本文借助于光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、維氏硬度儀等設備,通過對服役15年后316L奧氏體不銹鋼箱式儲罐封頭焊縫附近的實際裂紋及其斷口的形貌特征以及焊接接頭與母材顯微組織及耐蝕性變化的分析,研宄了316L奧氏體不銹鋼箱式儲罐封頭焊接接頭應力腐蝕裂紋的產生機理。

        研宄表明:不銹鋼儲罐封頭焊縫附近產生的裂紋具有明顯的應力腐蝕裂紋特征,裂紋以沿晶和穿晶相混合的形式擴展。在板厚方向上裂紋較深,在裂紋內部存在大量腐蝕產物,奧氏體不銹鋼中的條狀5鐵素體對裂紋的擴展有延遲作用。裂紋斷口呈脆性斷裂特征,并在表面覆蓋了一層腐蝕產物。在取自儲罐的試樣表面還發現了點蝕坑、晶間腐蝕裂紋和熔合區裂紋等缺陷,這些缺陷對應力腐蝕開裂起到了促進作用。顯微組織研宄結果表明不銹鋼儲罐組織主要由奧氏體和5鐵素體組成。

        316不銹鋼儲罐應力腐蝕裂紋產生機理研究背景

        不銹鋼儲罐在長期服役過程中,沿鐵素體/奧氏體界面和變形帶有M23C6碳化物沉淀析出,在鐵素體內部及碳化物周圍有c相析出,這些富Cr脆硬相的析出造成不銹鋼儲罐力學性能及耐蝕性的下降。應力腐蝕試驗和草酸電解浸蝕試驗結果表明焊接接頭熱影響區耐蝕性下降最為明顯。

        奧氏體不銹鋼由于其良好的塑性、韌性及耐腐蝕性能,被廣泛應用于化工、石油、海運等行業的儲罐上。316L不銹鋼是一種被廣泛使用的超低碳奧氏體不銹鋼,牌號為022Cr17Ni12Mo2,在室溫下其顯微組織主要為奧氏體。從成分上看,316L不銹鋼加入了一定量的Mo元素,使鋼的耐點蝕和縫隙腐蝕能力增強,同時也增強了對非氧化性酸(如稀H2SO4、H2PO4)和熱有機酸的腐蝕抗力,并降低了鋼的敏化傾向;另外316L不銹中Ni元素含量較高(12%-14%),增加了室溫下奧氏體的穩定性,減少了鋼在生產和使用過程中轉變生成的鐵素體和馬氏體的數量,使不銹鋼構件的耐腐蝕性有所提高;同時316L中含C量較低,減少了富Cr碳化物的生成,從而提高了抗晶間腐蝕能力。雖然316L不銹鋼具有良好的耐蝕性,然而研宄表明[2],在侵蝕性離子特別是鹵素離子的作用下,其在長期使用過程中仍然會不可避免地發生點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕以及應力腐蝕開裂(SCC)等現象,造成巨大的財產損失甚至人員傷亡。

        316不銹鋼儲罐應力腐蝕裂紋產生機理研究背景

        至今為止,眾多專家學者對不銹鋼各種腐蝕失效研宄已經開展幾十年,取得了一定的研宄成果,并提出了適用于不同條件的腐蝕機理[3]。但在實際工程應用中,不銹鋼構件即使在腐蝕介質的作用下,其腐蝕失效往往也需要很長的時間,因而對長時間使用后的不銹鋼構件的組織及腐蝕現象進行研宄,對于研宄腐蝕機理、查清失效原因并及時采取有效的修復措施是十分必要的。

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