Príčiny a protiopatrenia moriacej korózie prírub z nehrdzavejúcej ocele 304

Abstrakt: Zákazník si nedávno zakúpil sériu prírub z nehrdzavejúcej ocele 304, ktoré mali byť pred použitím morené a pasivované. V dôsledku toho sa na povrchu prírub z nehrdzavejúcej ocele po umiestnení do moriacej nádrže na viac ako desať minút objavili bubliny. Po vybratí a vyčistení prírub bola zistená korózia. Aby sa zistila príčina korózie prírub z nehrdzavejúcej ocele, zabránilo sa opätovnému výskytu problémov s kvalitou a znížili sa ekonomické straty. Zákazník nás špeciálne pozval, aby sme mu pomohli s analýzou vzoriek a metalografickou kontrolou.

Najprv mi dovoľte predstaviť prírubu z nehrdzavejúcej ocele 304. Má dobrú odolnosť proti korózii, tepelnú odolnosť a mechanické vlastnosti pri nízkych teplotách. Je odolný voči korózii v atmosfére a odolný voči kyselinám. Široko sa používa v projektoch potrubí, ako je ropný a chemický priemysel. Ako dôležitá súčasť potrubného spojenia má výhody jednoduchého pripojenia a používania, udržiavania tesniaceho výkonu potrubia a uľahčenia kontroly a výmeny určitého úseku potrubia.

Proces kontroly

1. Skontrolujte chemické zloženie: Najprv odoberte vzorku skorodovanej príruby a pomocou spektrometra priamo určte jej chemické zloženie. Výsledky sú znázornené na obrázku nižšie. V porovnaní s technickými požiadavkami na chemické zloženie nehrdzavejúcej ocele 304 v ASTMA276-2013,obsah Cr v chemickom zložení poškodenej príruby je nižší ako štandardná hodnota.

2. Metalografická kontrola: Vzorka pozdĺžneho prierezu bola odrezaná v mieste korózie poškodenej príruby. Po vyleštení nebola zistená žiadna korózia. Nekovové inklúzie boli pozorované pod metalografickým mikroskopom a kategória sulfidov bola hodnotená ako 1,5, kategória oxidu hlinitého bola hodnotená ako 0, kategória kyslých solí bola hodnotená ako 0 a kategória sférických oxidov bola hodnotená ako 1,5; vzorka sa leptala vodným roztokom chloridu železitého a kyseliny chlorovodíkovej a pozorovala sa pod 100x metalografickým mikroskopom. Zistilo sa, že austenitové zrná v materiáli boli extrémne nerovnomerné. Trieda veľkosti zrna bola hodnotená podľa GB/T6394-2002. Oblasť hrubého zrna môže byť hodnotená ako 1,5 a oblasť jemnozrnná môže byť hodnotená ako 4,0. Pozorovaním mikroštruktúry povrchovej korózie možno zistiť, že korózia začína od povrchu kovu, sústreďuje sa na hraniciach austenitových zŕn a rozširuje sa do vnútra materiálu. Hranice zŕn v tejto oblasti sú zničené koróziou a pevnosť spojenia medzi zrnami je takmer úplne stratená. Silne skorodovaný kov dokonca vytvára prášok, ktorý sa ľahko zoškrabuje z povrchu materiálu.

3. Komplexná analýza: Výsledky fyzikálnych a chemických testov ukazujú, že obsah Cr v chemickom zložení nerezovej príruby je o niečo nižší ako štandardná hodnota. Prvok Cr je najdôležitejším prvkom, ktorý určuje odolnosť nehrdzavejúcej ocele proti korózii. Môže reagovať s kyslíkom za vzniku oxidov Cr, čím sa vytvorí pasivačná vrstva, ktorá zabráni korózii; obsah nekovových sulfidov v materiáli je vysoký a agregácia sulfidov v miestnych oblastiach povedie k zníženiu koncentrácie Cr v okolitej oblasti, čím sa vytvorí oblasť chudobná na Cr, čím sa ovplyvní odolnosť nehrdzavejúcej ocele proti korózii; pozorovaním zŕn príruby z nehrdzavejúcej ocele možno zistiť, že veľkosť jej zŕn je extrémne nerovnomerná a nerovnomerné zmiešané zrná v organizácii sú náchylné na vytváranie rozdielov v elektródovom potenciáli, čo vedie k mikrobatériám, ktoré vedú k elektrochemickej korózii na povrchu materiálu. Hrubé a jemné zmiešané zrná príruby z nehrdzavejúcej ocele súvisia najmä s procesom deformácie pri práci za tepla, ktorý je spôsobený rýchlou deformáciou zŕn počas kovania. Analýza mikroštruktúry povrchovej korózie príruby ukazuje, že korózia začína od povrchu príruby a rozširuje sa dovnútra pozdĺž hranice zŕn austenitu. Mikroštruktúra materiálu s vysokým zväčšením ukazuje, že na hranici austenitových zŕn materiálu je precipitovaných viac tretích fáz. Tretie fázy zhromaždené na hranici zŕn sú náchylné spôsobiť vyčerpanie chrómu na hranici zŕn, čo spôsobuje tendenciu medzikryštalickej korózie a výrazne znižuje jej odolnosť proti korózii.

Záver

Z príčin moriacej korózie prírub z nehrdzavejúcej ocele 304 možno vyvodiť nasledujúce závery:

1. Korózia prírub z nehrdzavejúcej ocele je výsledkom kombinovaného pôsobenia viacerých faktorov, medzi ktorými je hlavnou príčinou zlyhania prírub tretia fáza vyzrážaná na hranici zŕn materiálu. Odporúča sa prísne kontrolovať teplotu ohrevu počas práce za tepla, neprekračovať hornú hranicu teploty špecifikácie procesu ohrevu materiálu a rýchlo ochladiť po tuhom roztoku, aby ste sa vyhli príliš dlhému pobytu v teplotnom rozsahu 450 ℃ - 925 ℃ aby sa zabránilo precipitácii častíc tretej fázy.
2. Zmiešané zrná v materiáli sú náchylné na elektrochemickú koróziu na povrchu materiálu a pomer kovania by sa mal počas procesu kovania prísne kontrolovať.
3. Nízky obsah Cr a vysoký obsah sulfidov v materiáli priamo ovplyvňujú koróznu odolnosť príruby. Pri výbere materiálov by sa mala venovať pozornosť výberu materiálov s čistou metalurgickou kvalitou.