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质量分析
TP321不锈钢无缝管晶间腐蚀性能的研究及技术进步
来源:聊城市质量技术监督局     发布时间:2018-12-19

 不锈钢的晶间腐蚀是一种腐蚀破坏现象,表现为晶粒间丧失结合力,以致材料的强度变差。对于晶间腐蚀的产生原因有许多不同的理论,如贫铬理论、晶界吸附理论、沉淀相亚稳论、亚稳相溶解理论、应力论、沉淀相形貌论和腐蚀电化学理论等。

  其中,贫铬理论是最早提出且被广泛接受的理论。对18-8型奥氏体不锈钢,晶界处的晶格是不完整的,有利于金属原子的扩散;在晶界及其邻近区域的的Cr会由于碳化物Cr23C6在晶界的沉淀而发生贫乏现象,造成晶界周围出现贫铬区,当Cr质量分数降低至12%左右时,在某些腐蚀介质中沿着材料晶界产生腐蚀,使晶粒间丧失结合力,即产生晶界腐蚀现象。

  TP321不锈钢(UNSS32168)是在TP304不锈钢基础上加入Ti元素,以增强其抗晶间腐蚀能力和耐高温性能,其原理是形成稳定的MC型碳化物TiC,以碳化物形成自由焓变化来衡量,TiC远比碳化铬稳定,可减少碳化铬的形成。

  在欧美等发达地区市场,TP321不锈钢无缝钢管已逐渐被TP304LTP316L等低碳、超低碳不锈钢无缝钢管替代;但在我国,TP321不锈钢无缝钢管的需求量仍然很大,根据国际不锈钢论坛(ISSF)公布的数据显示,2012年,我国TP321不锈钢无缝钢管的表观消费量在10t左右。由于生产工艺与检验条件的限制,目前国内生产的TP321不锈钢无缝钢管耐晶间腐蚀性能合格率不高,一次检验合格率为80%左右。山西太钢不锈钢钢管公司自2009年投产以来,TP321不锈钢无缝钢管产量约占总产量的35%,晶间腐蚀检验一次合格率在70%左右,远低于其他不锈钢产品的水平(≥95%)。为提高成材率,更好地满足用户需要,该公司技术人员针对TP321不锈钢无缝钢管耐晶间腐蚀性能进行了技术攻关,目标为将一次检验合格率提高至95%以上,达到日本住友金属公司等国外先进制造商的水平。

  目前国内TP321不锈钢无缝钢管的生产大都采用穿孔→冷轧(拔)→热处理→矫直→酸洗→检验→包装的生产方式。钢管在冷变形后,采用固溶热处理清除变形应力和改善组织,即把钢管加热至奥氏体碳饱和曲线以上温度保温,使碳化物充分溶解到固溶体中再快速冷却,将高温组织在室温下固定下来,获得碳的过饱和固溶体。通过对标活动,对生产流程进行分析,从化学成分控制、热处理制度调整、脱脂工艺优化等方面入手,使得TP321不锈钢无缝钢管的晶间腐蚀一次检验合格率稳定在95%以上,达到攻关目标。具体表现在:

  1)通过化学成分设计,调整CCrNiTi等元素比例,可优化TP321不锈钢无缝钢管耐晶间腐蚀性能;

  2TP321不锈钢无缝缝钢管进行固溶热处理时,炉内还原性气氛易造成钢管表面增碳;弱氧化性气氛对钢管表面质量较好,消除了增碳因素,且节约能源;

  3TP321不锈钢无缝钢管冷轧后脱脂不净,对热处理后钢管表面质量影响较大,对耐蚀性能亦有不良影响;通过改进脱脂方法,可有效改善钢管耐晶间腐蚀性能;

  4)固溶热处理保温温度设定为1050℃,对TP321不锈钢无缝钢管的耐晶间腐蚀性能有利;

  5)若TP321不锈钢无缝钢管在敏感温度区间(450900℃)内使用且环境存在强腐蚀介质,应对钢管进行稳定化处理。

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