304不銹鋼法蘭酸洗腐蝕的原因及對策
發(fā)布時間：2023年05月28日
304不銹鋼法蘭具有良好的耐蝕性、耐熱性、耐低溫機(jī)械特性，在大氣中耐腐蝕，抗酸堿被廣泛用于石油、化工等流體管道工程，作為管道連接的重要零件，其具有連接使用方便、保持管路密封性能、便于某段管路的檢查和更換等優(yōu)點(diǎn)。寧波某化工廠近期從外地采購了一批次304法蘭，該法蘭在使用前送往酸洗廠進(jìn)行酸洗鈍化處理，放人酸洗槽十幾分鐘部分法蘭表面開始出現(xiàn)氣泡，取出法蘭清洗后發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。為了查明該批次法蘭被腐蝕的原因，預(yù)防產(chǎn)品質(zhì)量問題再次發(fā)生，減少經(jīng)濟(jì)損失，特邀請寧波寧鋼管件技術(shù)人員對該批次法蘭取樣進(jìn)行化學(xué)分析和金相檢驗(yàn)。
化學(xué)成分：首先在腐蝕法蘭上切取化學(xué)分析試樣，采用直讀光譜儀測定其化學(xué)成分，結(jié)果如表I所示。對照ASTMA276-2013中304不銹鋼化學(xué)成分的技術(shù)要求，該失效法蘭化學(xué)成分中Cr元素含量比標(biāo)準(zhǔn)值偏低。
金相檢驗(yàn)：在失效法蘭腐蝕處截取一個縱向截面試樣，拋光后未浸蝕，在金相顯微鏡下觀察非金屬夾雜物評定硫化物類為1.5級，氧化鋁類為0級，硅酸鹽類為0級，球狀氧化物為1.5級。試樣經(jīng)三氯化鐵鹽酸水溶液浸蝕，在100x金相顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)材料中奧氏體晶粒極不均勻，晶粒度級別按GB/T6394-2002評定，粗晶區(qū)可評為1.5級，細(xì)晶區(qū)可評為4.0級。觀察近表面腐蝕處的顯微組織可以發(fā)現(xiàn)，腐蝕是從金屬表面開始，集中發(fā)生在奧氏體晶界上并向材料內(nèi)部延伸，此區(qū)域的晶界因腐蝕遭到破壞，晶粒間的結(jié)合強(qiáng)度幾乎完全喪失，受腐蝕嚴(yán)重的金屬甚至形成粉末，很容易從材料表面刮下來。
綜合分析：理化檢驗(yàn)結(jié)果表明，該不銹鋼法蘭的化學(xué)成分中Cr元素含量略低于標(biāo)準(zhǔn)值，Cr元素是決定不銹鋼耐腐蝕性能*重要的一種元素，它可以跟氧氣反應(yīng)產(chǎn)生Cr的氧化物，形成鈍化層起到防止腐蝕的作用。且該材料中非金屬硫化物含量較高，硫化物在局部區(qū)域的聚集，會導(dǎo)致其周圍區(qū)域Cr元素濃度的降低，形成貧Cr區(qū)，從而影響不銹鋼的耐腐蝕性能。觀察不銹鋼法蘭的晶粒，可以發(fā)現(xiàn)其晶粒大小極不均勻，組織中大小不均的混合晶粒容易形成電極電位的差異，產(chǎn)生微電池，從而導(dǎo)致材料表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。
綜合對策：通過對304不銹鋼法蘭酸洗腐蝕的原因可以得出以下結(jié)論:
1、不銹鋼法蘭的腐蝕是多種因素共同作用的結(jié)果，其中材料晶界上析出的第只相是導(dǎo)致法蘭失效的主要原因。建議在熱加工過程中嚴(yán)格控制加熱溫度，不要超出材料加熱工藝規(guī)范的上限溫度，同時在固溶后快速冷卻，避免在450℃-925℃溫度區(qū)間停留過長時間，防止第三相顆粒析出。
2、材料中的混合晶粒容易使材料表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在鍛造過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造比。
3、材料中Cr元素含量偏低和硫化物含量偏高直接影響法蘭的抗腐蝕性能，選材時應(yīng)注意選用冶金質(zhì)量純凈的材料。
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