Ursachen und Gegenmaßnahmen der Beizkorrosion von Flanschen aus Edelstahl 304

Zusammenfassung: Der Kunde hat kürzlich eine Charge von 304-Edelstahlflanschen gekauft, die vor der Verwendung gebeizt und passiviert werden sollten. Als Ergebnis bildeten sich Blasen auf der Oberfläche der Edelstahlflansche, nachdem diese länger als zehn Minuten im Beiztank platziert wurden. Nachdem die Flansche herausgenommen und gereinigt wurden, wurde Korrosion festgestellt. Um die Ursache der Korrosion der Edelstahlflansche herauszufinden, das erneute Auftreten von Qualitätsproblemen zu verhindern und wirtschaftliche Verluste zu reduzieren. Der Kunde hat uns ausdrücklich eingeladen, ihm bei der Probenanalyse und metallografischen Inspektion zu helfen.

Lassen Sie mich zunächst den Flansch aus Edelstahl 304 vorstellen. Es verfügt über eine gute Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und mechanische Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen. Es ist korrosionsbeständig in der Atmosphäre und säurebeständig. Es wird häufig in Flüssigkeitspipelineprojekten wie der Erdöl- und Chemieindustrie eingesetzt. Als wichtiger Bestandteil der Rohrleitungsverbindung bietet es die Vorteile einer einfachen Verbindung und Verwendung, der Aufrechterhaltung der Rohrleitungsdichtleistung und der Erleichterung der Inspektion und des Austauschs eines bestimmten Abschnitts der Rohrleitung.

Inspektionsprozess

1. Überprüfen Sie die chemische Zusammensetzung: Nehmen Sie zunächst eine Probe des korrodierten Flansches und bestimmen Sie mit einem Spektrometer direkt die chemische Zusammensetzung. Die Ergebnisse sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Verglichen mit den technischen Anforderungen der chemischen Zusammensetzung von Edelstahl 304 in ASTMA276-2013,Der Cr-Gehalt in der chemischen Zusammensetzung des ausgefallenen Flansches liegt unter dem Normwert.

2. Metallografische Untersuchung: An der Korrosionsstelle des ausgefallenen Flansches wurde eine Längsquerschnittsprobe geschnitten. Nach dem Polieren konnte keine Korrosion festgestellt werden. Nichtmetallische Einschlüsse wurden unter einem metallografischen Mikroskop beobachtet und die Sulfidkategorie wurde mit 1,5 bewertet, die Aluminiumoxidkategorie wurde mit 0 bewertet, die Säuresalzkategorie wurde mit 0 bewertet und die Kategorie der kugelförmigen Oxide wurde mit 1,5 bewertet; Die Probe wurde mit einer wässrigen Eisenchlorid-Salzsäurelösung geätzt und unter einem 100-fachen metallografischen Mikroskop beobachtet. Es wurde festgestellt, dass die Austenitkörner im Material äußerst ungleichmäßig waren. Der Korngrößengrad wurde gemäß GB/T6394-2002 bewertet. Der Grobkornbereich kann mit 1,5 und der Feinkornbereich mit 4,0 bewertet werden. Durch Beobachtung der Mikrostruktur der oberflächennahen Korrosion kann festgestellt werden, dass die Korrosion an der Metalloberfläche beginnt, sich auf die Austenitkorngrenzen konzentriert und sich bis ins Innere des Materials erstreckt. Die Korngrenzen in diesem Bereich werden durch Korrosion zerstört und die Bindungsfestigkeit zwischen den Körnern geht fast vollständig verloren. Das stark korrodierte Metall bildet sogar Pulver, das sich leicht von der Materialoberfläche abkratzen lässt.

3. Umfassende Analyse: Die Ergebnisse physikalischer und chemischer Tests zeigen, dass der Cr-Gehalt in der chemischen Zusammensetzung des Edelstahlflansches geringfügig unter dem Normwert liegt. Das Cr-Element ist das wichtigste Element, das die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl bestimmt. Es kann mit Sauerstoff unter Bildung von Cr-Oxiden reagieren und eine Passivierungsschicht bilden, um Korrosion zu verhindern. Der nichtmetallische Sulfidgehalt im Material ist hoch und die Aggregation von Sulfiden in lokalen Bereichen führt zu einer Abnahme der Cr-Konzentration in der Umgebung, wodurch ein Cr-armer Bereich entsteht und dadurch die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl beeinträchtigt wird. Bei der Beobachtung der Körner des Edelstahlflansches kann festgestellt werden, dass dessen Korngröße extrem ungleichmäßig ist und die ungleichmäßig gemischten Körner in der Organisation dazu neigen, Unterschiede im Elektrodenpotential zu bilden, was zu Mikrobatterien führt, die zu elektrochemischer Korrosion führen die Oberfläche des Materials. Die groben und feinen Mischkörner des Edelstahlflansches hängen hauptsächlich mit dem Warmumformungsprozess zusammen, der durch die schnelle Verformung der Körner beim Schmieden verursacht wird. Die Analyse der Mikrostruktur der oberflächennahen Korrosion des Flansches zeigt, dass die Korrosion von der Flanschoberfläche ausgeht und sich entlang der Austenitkorngrenze nach innen ausdehnt. Die stark vergrößerte Mikrostruktur des Materials zeigt, dass an der Austenitkorngrenze des Materials mehr dritte Phasen ausgeschieden sind. Die an der Korngrenze gesammelten dritten Phasen neigen dazu, eine Chromverarmung an der Korngrenze zu verursachen, was zu interkristalliner Korrosion führt und die Korrosionsbeständigkeit stark verringert.

Abschluss

Aus den Ursachen der Beizkorrosion von Edelstahlflanschen 304 lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:

1. Die Korrosion von Edelstahlflanschen ist das Ergebnis der kombinierten Wirkung mehrerer Faktoren, von denen die dritte Phase, die sich an der Korngrenze des Materials niederschlägt, die Hauptursache für Flanschversagen ist. Es wird empfohlen, die Erwärmungstemperatur während der Warmumformung streng zu kontrollieren, die obere Grenztemperatur der Materialerwärmungsprozessspezifikation nicht zu überschreiten und nach der festen Lösung schnell abzukühlen, um zu vermeiden, dass man zu lange im Temperaturbereich von 450℃-925℃ bleibt um die Ausfällung von Partikeln der dritten Phase zu verhindern.
2. Die Mischkörner im Material sind anfällig für elektrochemische Korrosion auf der Materialoberfläche, und das Schmiedeverhältnis sollte während des Schmiedeprozesses streng kontrolliert werden.
3. Der niedrige Cr-Gehalt und der hohe Sulfidgehalt im Material wirken sich direkt auf die Korrosionsbeständigkeit des Flansches aus. Bei der Materialauswahl sollte auf die Auswahl von Materialien mit reiner metallurgischer Qualität geachtet werden.