Причины и меры борьбы с травильной коррозией фланцев из нержавеющей стали 304.
Аннотация: Недавно заказчик приобрел партию фланцев из нержавеющей стали 304, которые перед использованием необходимо было протравить и пассивировать. В результате на поверхности фланцев из нержавеющей стали после пребывания в травильной ванне более десяти минут появлялись пузырьки. После снятия и чистки фланцев была обнаружена коррозия. Чтобы выяснить причину коррозии фланцев из нержавеющей стали, предотвратить повторное возникновение проблем с качеством и снизить экономические потери. Заказчик специально пригласил нас помочь ему с анализом проб и металлографическим контролем.
Во-первых, позвольте мне представить фланец из нержавеющей стали 304. Он обладает хорошей коррозионной стойкостью, термостойкостью и механическими свойствами при низких температурах. Он устойчив к коррозии в атмосфере и кислотоустойчив. Он широко используется в проектах трубопроводов для жидкостей, таких как нефтяная и химическая промышленность. Являясь важной частью соединения трубопровода, он имеет такие преимущества, как простота подключения и использования, сохранение характеристик герметизации трубопровода, а также облегчение проверки и замены определенного участка трубопровода.
Процесс проверки
- Проверьте химический состав: сначала возьмите образец корродированного фланца и с помощью спектрометра непосредственно определите его химический состав. Результаты показаны на рисунке ниже. По сравнению с техническими требованиями к химическому составу нержавеющей стали 304 в ASTMA276-2013,содержание Cr в химическом составе вышедшего из строя фланца ниже нормативного значения.
- Металлографический контроль: На месте коррозии вышедшего из строя фланца вырезали образец продольного сечения. После полировки коррозии не обнаружено. Неметаллические включения наблюдались под металлографическим микроскопом, категория сульфидов была оценена как 1,5, категория глинозема - 0, категория кислых солей - 0, категория сферических оксидов - 1,5; образец травили водным раствором хлорида железа и соляной кислоты и наблюдали под 100-кратным металлографическим микроскопом. Установлено, что зерна аустенита в материале крайне неравномерны. Размер зерна оценивали в соответствии с GB/T6394-2002. Площадь крупнозернистого материала может быть оценена как 1,5, а площадь мелкозернистого материала — 4,0. Наблюдая за микроструктурой приповерхностной коррозии, можно обнаружить, что коррозия начинается с поверхности металла, концентрируется на границах зерен аустенита и распространяется внутрь материала. Границы зерен в этой области разрушаются коррозией, и прочность связи между зернами практически полностью теряется. Сильно корродированный металл даже образует порошок, который легко соскребается с поверхности материала.
- Комплексный анализ: Результаты физико-химических испытаний показывают, что содержание Cr в химическом составе фланца из нержавеющей стали несколько ниже нормативного значения. Элемент Cr является наиболее важным элементом, определяющим коррозионную стойкость нержавеющей стали. Он может реагировать с кислородом с образованием оксидов Cr, образуя пассивирующий слой для предотвращения коррозии; содержание неметаллических сульфидов в материале велико, и агрегация сульфидов на локальных участках приведет к снижению концентрации Cr в окружающей зоне, образуя зону с низким содержанием Cr, тем самым влияя на коррозионную стойкость нержавеющей стали; наблюдая за зернами фланца из нержавеющей стали, можно обнаружить, что размер его зерен крайне неравномерен, а неравномерные смешанные зерна в организации склонны образовывать различия в электродном потенциале, что приводит к образованию микробатарей, что приводит к электрохимической коррозии на поверхность материала. Крупные и мелкие смешанные зерна фланца из нержавеющей стали в основном связаны с процессом горячей деформации, который вызван быстрой деформацией зерен во время ковки. Анализ микроструктуры приповерхностной коррозии фланца показывает, что коррозия начинается с поверхности фланца и распространяется внутрь по границе зерен аустенита. Микроструктура материала при большом увеличении показывает, что на границе аустенитного зерна материала выделяется больше третьих фаз. Третьи фазы, собранные на границе зерна, склонны вызывать обеднение хромом на границе зерна, вызывая тенденцию к межкристаллитной коррозии и значительно снижая его коррозионную стойкость.
Заключение
Из причин травильной коррозии фланцев из нержавеющей стали 304 можно сделать следующие выводы:
- Коррозия фланцев из нержавеющей стали является результатом совместного действия множества факторов, среди которых третья фаза, осаждающаяся на границе зерен материала, является основной причиной разрушения фланцев. Рекомендуется строго контролировать температуру нагрева во время горячей обработки, не превышать верхний предел температуры, указанный в спецификации процесса нагрева материала, и быстро охлаждать после твердого раствора, чтобы избежать слишком длительного пребывания в диапазоне температур 450 ℃-925 ℃. для предотвращения осаждения частиц третьей фазы.
- Смешанные зерна в материале склонны к электрохимической коррозии на поверхности материала, поэтому в процессе ковки необходимо строго контролировать соотношение ковки.
- Низкое содержание Cr и высокое содержание сульфидов в материале напрямую влияют на коррозионную стойкость фланца. При выборе материалов следует уделять внимание выбору материалов чистого металлургического качества.