Orsaker och motåtgärder för betningskorrosion av 304 rostfria flänsar

Sammanfattning: Kunden köpte nyligen en sats av 304 flänsar av rostfritt stål, som skulle betas och passiveras före användning. Som ett resultat uppstod bubblor på ytan av de rostfria stålflänsarna efter att ha placerats i bettanken i mer än tio minuter. Efter att flänsarna tagits ut och rengjorts konstaterades korrosion. För att ta reda på orsaken till korrosionen av de rostfria stålflänsarna, förhindra att kvalitetsproblem uppstår igen och minska ekonomiska förluster. Kunden bjöd in oss speciellt för att hjälpa honom med provtagningsanalys och metallografisk inspektion.

Låt mig först presentera flänsen av rostfritt stål 304. Den har god korrosionsbeständighet, värmebeständighet och mekaniska egenskaper vid låg temperatur. Det är korrosionsbeständigt i atmosfären och syrabeständigt. Det används ofta i vätskeledningsprojekt som petroleum- och kemisk industri. Som en viktig del av rörledningsanslutningen har den fördelarna med enkel anslutning och användning, bibehåller rörledningens tätningsprestanda och underlättar inspektion och byte av en viss del av rörledningen.

Inspektionsprocess

1. Kontrollera den kemiska sammansättningen: Prova först den korroderade flänsen och använd en spektrometer för att direkt bestämma dess kemiska sammansättning. Resultaten visas i figuren nedan. Jämfört med de tekniska kraven för 304 rostfritt ståls kemiska sammansättning i ASTMA276-2013,Cr-halten i den kemiska sammansättningen av den trasiga flänsen är lägre än standardvärdet.

2. Metallografisk inspektion: Ett longitudinellt tvärsnittsprov skars vid korrosionsstället för den trasiga flänsen. Efter polering hittades ingen korrosion. Icke-metalliska inneslutningar observerades under ett metallografiskt mikroskop och sulfidkategorin bedömdes som 1,5, aluminiumoxidkategorin bedömdes som 0, syrasaltkategorin bedömdes som 0 och den sfäriska oxidkategorin bedömdes till 1,5; provet etsades med vattenhaltig järnklorid-saltsyralösning och observerades under ett 100x metallografiskt mikroskop. Det visade sig att austenitkornen i materialet var extremt ojämna. Kornstorleksgraden utvärderades enligt GB/T6394-2002. Den grova kornytan kan bedömas som 1,5 och den finkorniga ytan kan bedömas som 4,0. Genom att observera mikrostrukturen av den ytnära korrosionen kan det konstateras att korrosionen startar från metallytan, koncentreras på austenitkorngränserna och sträcker sig till insidan av materialet. Korngränserna i detta område förstörs av korrosion, och bindningsstyrkan mellan kornen är nästan helt förlorad. Den kraftigt korroderade metallen bildar till och med pulver som lätt skrapas bort från materialets yta.

3. Omfattande analys: Resultaten av fysikaliska och kemiska tester visar att Cr-halten i den kemiska sammansättningen av den rostfria stålflänsen är något lägre än standardvärdet. Cr-elementet är det viktigaste elementet som bestämmer korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål. Det kan reagera med syre för att producera Cr-oxider, vilket bildar ett passiveringsskikt för att förhindra korrosion; den icke-metalliska sulfidhalten i materialet är hög, och aggregeringen av sulfider i lokala områden kommer att leda till en minskning av Cr-koncentrationen i det omgivande området, vilket bildar ett Cr-fattigt område, vilket påverkar korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål; när man observerar kornen på den rostfria stålflänsen kan det konstateras att dess kornstorlek är extremt ojämn, och de ojämna blandade kornen i organisationen är benägna att bilda skillnader i elektrodpotential, vilket resulterar i mikrobatterier, vilket leder till elektrokemisk korrosion på materialets yta. De grova och fina blandade kornen i den rostfria stålflänsen är huvudsakligen relaterade till varmbearbetningsprocessen, som orsakas av den snabba deformationen av kornen under smide. Analys av mikrostrukturen av den ytnära korrosionen av flänsen visar att korrosionen börjar från flänsytan och sträcker sig till insidan längs austenitkorngränsen. Materialets högförstoringsmikrostruktur visar att det finns fler tredje faser utfällda på materialets austenitkorngräns. De tredje faserna som samlas på korngränsen är benägna att orsaka kromutarmning vid korngränsen, vilket orsakar intergranulär korrosionstendens och kraftigt minskar dess korrosionsbeständighet.

Slutsats

Följande slutsatser kan dras från orsakerna till betningskorrosion av 304 flänsar av rostfritt stål:

1. Korrosionen av flänsar av rostfritt stål är resultatet av den kombinerade verkan av flera faktorer, bland vilka den tredje fasen som fälls ut på materialets korngräns är den främsta orsaken till flänsfel. Det rekommenderas att strikt kontrollera uppvärmningstemperaturen under varmbearbetning, att inte överskrida den övre gränstemperaturen för materialuppvärmningsprocessspecifikationen och att kyla snabbt efter fast lösning för att undvika att stanna i temperaturområdet 450 ℃ - 925 ℃ för länge för att förhindra utfällning av tredjefaspartiklar.
2. De blandade kornen i materialet är utsatta för elektrokemisk korrosion på materialets yta, och smidesförhållandet bör kontrolleras strikt under smidesprocessen.
3. Den låga Cr-halten och den höga sulfidhalten i materialet påverkar direkt flänsens korrosionsbeständighet. Vid val av material bör man vara uppmärksam på att välja material med ren metallurgisk kvalitet.