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      上上不銹鋼第七課:耐腐蝕性能(二)

      文章出處:人氣:-發表時間:2016-03-02 08:58【

      5.3、耐點蝕和縫隙腐蝕性能

      為討論不銹鋼的耐點蝕和縫隙腐蝕的性能,引入臨界點蝕溫度這一概念是有用的。對于某一氯化物環境,每一種不銹鋼都可用一個溫度來描述其特征,高于此溫度點蝕開始產生,并且24小時之內可發展到肉眼可見的程度。低于此溫度則在無限長的時間內也不會產生點蝕。這一溫度即所謂的臨界點蝕溫度(CPT)。它是對特定的不銹鋼牌號和特定環境的表征。由于點蝕的起始發生從統計學上看是隨機的,而且CPT對牌號或產品的微小變化敏感,因此,對于不同牌號的CPT通常以一個溫度范圍來表示。然而,采用ASTM G 1501標準介紹的研究方法,采用電化學測量法有可能可以準確和可靠地測定CPT。

      縫隙腐蝕也有一個類似的臨界溫度,稱為臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)。CCT取決于不銹鋼試樣、氯化物環境和縫隙的特性(緊密度,長度等)。由于縫隙的幾何形狀以及實際中很難再現同樣縫隙的尺寸,CCT的測量數據要比CPT更分散。對于同樣的鋼種和腐蝕環境,CCT通常往往比CPT低15~20℃(27~36℉)。

      雙相不銹鋼的高鉻、鉬和氮使其在含水環境中具有非常好的耐氯化物局部腐蝕性能。根據合金含量,一些雙相不銹鋼牌號甚至躋身于性能最好的不銹鋼之列。由于雙相不銹鋼的鉻含量相對高,從而具有高耐蝕性而且非常經濟。圖8給出了按照ASTM G 482(6% FeCl3)測定的一些固溶態不銹鋼耐點蝕和縫隙腐蝕性能的比較。材料焊接態的臨界溫度要低一些。臨界點蝕或縫隙腐蝕溫度高則表明材料耐腐蝕起始發生的能力較高。2205鋼的CPT和CCT都大大高于316不銹鋼。這使2205鋼成為多用途的材料,適用于因蒸發導致氯離子濃縮的環境,例如熱交換器的蒸汽空間或保溫層的下面。2205雙相鋼的CPT還表明它可用在堿水和脫氣鹽水中。它還成功地用于脫氣海水中,在這些應用中,通過高流速的海水或用其他方法使鋼的表面沒有沉積物。

      在苛刻的海水應用環境中,如薄壁熱交換器管,或表面有沉積物或有縫隙時,2205鋼沒有足夠的耐縫隙腐蝕能力。然而,CCT高于2205的高合金化雙相不銹鋼如超級雙相不銹鋼,已經用于許多既要求高強度又要求耐氯離子腐蝕的苛刻海水條件。

      因為CPT與材料和特定環境成函數關系,有可能對單一要素的影響進行研究。利用按照ASTM G 48 A法確定的CPT,采用回歸分析法得出鋼的成分(每種元素作為一個獨立變量)和測定的CPT(相關變量)的關系。結果顯示只有鉻、鉬、鎢和氮對CPT有穩定的影響。關系式如下:CPT = 常數+%Cr+3.3(%Mo+0.5%W)+16%N.式中4個合金元素乘以各自的回歸常數之和通常被稱為耐點蝕當量值(PREN)。不同研究者給出的氮的系數不同,通常使用16,22和30[8]??筛鶕RE值給某一鋼類的牌號排序,但要注意避免對這一關系式的過分依賴。式中合金元素為“獨立變量”,但實際并不真正獨立,因為試驗的鋼是平衡成分。這種關系不是線性或交叉關系,例如鉻和鉬的協同作用被忽略。此關系式假定了理想加工狀態的材料,沒有考慮金屬間相、非金屬相以及不當的熱處理帶來的影響,熱處理不當可以對耐蝕性帶來不利影響。

      圖8:非焊接態奧氏體不銹鋼(左)和固溶態的雙相不銹鋼(右)的臨界點蝕和縫隙腐蝕溫度(按照ASTM G48 在6%的三氯化鐵溶液中測量)

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