304ステンレス鋼フランジの酸洗い腐食の原因と対策

要約: お客様は最近、使用前に酸洗いおよび不動態化する予定の 304 ステンレス鋼フランジのバッチを購入しました。 その結果、酸洗槽に10分以上放置したステンレスフランジの表面に気泡が発生した。 フランジを取り外して洗浄したところ、腐食が見つかりました。 ステンレスフランジの腐食の原因を究明し、品質問題の再発を防止し、経済的損失を軽減します。 お客様は、サンプリング分析と金属組織検査を手伝うために私たちを特別に招待してくれました。

まずは304ステンレス製フランジについてご紹介します。 耐食性、耐熱性、低温における機械的特性に優れています。 大気中での耐腐食性と耐酸性に優れています。 石油や化学産業などの流体パイプラインプロジェクトで広く使用されています。 パイプライン接続の重要な部分として、接続と使用が簡単で、パイプラインのシール性能を維持し、パイプラインの特定のセクションの検査と交換が容易になるという利点があります。

検査工程

1. 化学組成を確認します。まず、腐食したフランジをサンプリングし、分光計を使用してその化学組成を直接測定します。 結果を下の図に示します。 ASTMA276-2013 の 304 ステンレス鋼の化学組成の技術要件と比較すると、破損したフランジの化学組成中の Cr 含有量が標準値よりも低い。

2. 金属組織検査: 破損したフランジの腐食部位で縦断面サンプルを切断しました。 研磨後は腐食は見られませんでした。 非金属介在物は金属顕微鏡で観察され、硫化物カテゴリーが 1.5、アルミナカテゴリーが 0、酸塩カテゴリーが 0、球状酸化物カテゴリーが 1.5 と評価されました。 サンプルを塩化第二鉄塩酸水溶液でエッチングし、100倍の金属顕微鏡で観察しました。 材料中のオーステナイト粒は非常に不均一であることが判明した。 粒度グレードは GB/T6394-2002 に従って評価されました。 粗粒領域は 1.5 として評価でき、細粒領域は 4.0 として評価できます。 表面近くの腐食の微細構造を観察すると、腐食が金属表面から始まり、オーステナイト粒界に集中して材料の内部にまで広がっていることがわかります。 この領域の結晶粒界は腐食によって破壊され、結晶粒間の結合強度がほぼ完全に失われます。 ひどく腐食した金属は粉末を形成することもありますが、この粉末は材料の表面から簡単に削り取られます。

3. 総合分析：物理的および化学的試験の結果、ステンレス鋼フランジの化学組成中のCr含有量が基準値よりわずかに低いことがわかりました。 Cr元素はステンレス鋼の耐食性を決める最も重要な元素です。 酸素と反応してCr酸化物を生成し、腐食を防ぐ不動態層を形成します。 材料中の非金属硫化物の含有量が高く、局所的な領域での硫化物の凝集により周囲の領域のCr濃度が低下し、Crの少ない領域が形成され、それによってステンレス鋼の耐食性に影響を及ぼします。 ステンレス鋼フランジの粒子を観察すると、その粒子サイズは非常に不均一であり、組織内の不均一な混合粒子は電極電位に差を形成しやすく、その結果、マイクロバッテリーが発生し、表面の電気化学的腐食につながることがわかります。素材の表面。 ステンレス鋼フランジの粗粒と微粒の混合粒子は、主に熱間加工の変形プロセスに関係しており、これは鍛造中の粒子の急速な変形によって引き起こされます。 フランジの表面近くの腐食の微細構造を分析すると、腐食がフランジ表面から始まり、オーステナイト粒界に沿って内部にまで広がっていることがわかります。 材料の高倍率微細構造は、材料のオーステナイト粒界にさらに多くの第三相が析出していることを示しています。 粒界に集まった第三相は粒界でクロムの枯渇を引き起こしやすく、粒界腐食傾向を引き起こし、耐食性を大幅に低下させます。

結論

304 ステンレス鋼フランジの酸洗い腐食の原因から、次の結論が導き出されます。

1. ステンレス鋼フランジの腐食は複数の要因が複合的に作用した結果であり、その中で材料の粒界に析出する第 3 相がフランジ破損の主な原因です。 熱間加工中の加熱温度は材料加熱プロセス仕様の上限温度を超えないよう厳密に管理し、450℃～925℃の温度範囲に長時間留まらないように固溶後は急速に冷却することをお勧めします。第三相粒子の沈殿を防ぎます。
2. 材料中の混合粒子は材料表面で電食腐食を起こしやすいため、鍛造工程では鍛造比を厳密に管理する必要があります。
3. 材料中の低い Cr 含有量と高い硫化物含有量は、フランジの耐食性に直接影響します。 材料を選択するときは、純粋な冶金品質を備えた材料を選択することに注意を払う必要があります。