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3RE60双相钢00Cr18Ni5Mo3Si2中合金型双相不锈钢耐腐蚀性能
发布者: 发布时间:2015/4/19 阅读:1597

   早在20世纪60年代初期,瑞典即开发了耐应力腐蚀的3RE60双相不锈钢,Sandvik厂生产,用于纸浆和造纸工业。20世纪70年代初,中国在3RE60双相钢的基础上,加入了0.06%~0.10%,调整了焊接HAZ的两相比例,进一步改进了钢的耐SCC性能,使00Cr18Ni5Mo3Si2双相钢在国内得到了大量的推广应用;与此同时开发了耐高温高压水(含微量氯离子和容氧)的00Cr18Ni5Mo3Si2Nb双相不锈钢。
  
   这种Cr18型的
双相不锈钢是目前合金元素含量最低,可焊接性能良好的耐应力腐蚀钢种,它在氯化物介质中的耐点蚀性能同317L相当,耐中性氯化物应力腐蚀性能显著优于普通18-8型奥氏体不锈钢,用于承受较低应力和较低浓度氯化物条件下的设备和部件,尤其耐以点蚀为起源的应力腐蚀效果显著,他有较好的强度--韧性综合性能,冷热加工工艺性能及焊接性能,适用作结构材料。

  两种双相不锈钢和3RE60钢的化学成分见表1,为控制两相的平衡,成分范围控制极为严格。00Cr18Ni5MO3Si2Nb钢是在3RE60钢的基础上提高了镍量,还加人了氨和铌,目的是提高奥氏体相的稳定性,即使在1300℃左右的高温,仍能保持有稳定的双相结构,而且具有良好的耐晶间腐蚀和耐晶间型SCC的性能。

注:①根据ASTMA669的成分。


  双相不锈钢的正常热处理温度是980~1050℃,随温度的升高,铁素体量增多,至1300~1350℃时,呈单一的铁素体组织,晶粒也会随之长大。焊接时,近缝区在短时间即完全呈单一铁素体,如果化学成分平衡的较好,冷却时在晶界会再形成板条状,类似魏氏组织的奥氏体,这样,可以得到与基体金属相似的性能。双相不锈钢在300~950℃范围加热后,有σ、x等金属间相,以及a′(475℃脆性)相的析出,这些相的析出会使钢的冲击韧性和耐腐蚀性下降。双相不锈钢兼有铁素体和奥氏体不锈钢力学性能的特征,即有较高的强度(约为1Cr18Ni9Ti不锈钢的2倍),又有良好的韧性。然而以铁素体为基的双相不锈钢也具有铁素体不锈钢所固有的各种脆化倾向,但比铁素体不锈钢小。

三、耐蚀性 点蚀:双相不锈钢与奥氏体不锈钢的耐点蚀当量值的对比见表1,在含氯环境中双相不锈钢的耐点蚀性能优于304和316L。

在不同介质中,双相不锈钢的点蚀电位列于表2,在FeCl3,溶液中的腐蚀速率列于表3。在3%NaCl溶液中的点蚀电位同溶液温度的关系如图1所示。

 

在不同电位下,3RE60 钢的临界点蚀温度(CPT)与氯离子舍量的关系见图2,一般使用的含微量氯离子的水,其腐蚀电位约在+100~+200mV。

  应力腐蚀: 3RE60双相钢是一个耐应力腐蚀钢种。在MgCl2,CaCl2,NaCl溶液中的应力腐蚀破裂试验分别见图3、4、表4,以及在含微量氯离子和氧的高温水中的试验(表5)都证明:Cr18型双相不锈钢具有比304或316等奥氏体不锈钢更佳的耐应力腐蚀性能。需要指出的是:这种类型的双相不锈钢在高浓MgCl2溶液中却有较高的应力腐蚀破裂敏感性,尽管如此,仍然比18-8型不锈钢的耐应力腐蚀性能力更佳。

  下表在不同试验介质中00Cr18Ni5Mo3Si2钢与其他对比钢种的初始产生SCC的时间,(恒变形U型弯曲试样)


 根据高压釜中的试验结果,得出3RE60 钢在含有100ppmCI-的高温水中的开始应力腐蚀破裂的临界温度(Terit)如下:根据实验室和实际使用经验表明:当溶液中[Cl-]×[O]<40ppm2时,温度高于175℃未发生应力腐蚀断裂。

 根据3RE60 钢在炼油、石油化工等工业的多年应用实践,Bernhardsson等将试验室的SCC应力腐蚀破裂试验结果(含8ppm[O],室温pH6的不同氧离子的水,1000h)与工业上的使用结果综合绘制了一张3RE60钢产生应力腐蚀破裂的介质温度和氯离子浓度的关系图,见图5。

 晶间腐蚀 00Cr18NiSMo3Si2钢耐晶间腐蚀性能优良。但是,高温敏化加热或焊接时,一旦出现单相铁素体组织。仍呈现晶间腐蚀敏感性。00Cr18Ni5Mo3Si2钢的TTS曲线见图6,焊接热模拟温度对其晶间腐蚀敏感性的影响见图7。

 

 含Nb的00Cr18Ni5Mo3Si2Nb钢高温加热时,钢无晶间腐蚀倾向。但是,在700℃敏化处理,用65%HNO3法或Fe2(CO4)3+H2SO4法检验时,却有因σ相析出而引起的晶间腐蚀倾向。除在HNO3等氧化酸介质外,在其他许多酸介质中,尤其是有机酸,Cr18型双相不锈钢的耐均匀腐蚀性能均优于304钢,与含2%~3%Mo的316L钢相当。图8、图9为3RE60 钢在H2SO4和H3PO4中的等腐蚀图。

 

 
 

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