Причини та заходи протидії травленню корозії фланців з нержавіючої сталі 304
Анотація: Замовник нещодавно придбав партію фланців із нержавіючої сталі 304, які перед використанням мали протравлювати та пасивувати. У результаті на поверхні фланців з нержавіючої сталі з’явилися бульбашки після того, як вони були поміщені в бак для травлення більше десяти хвилин. Після того, як фланці були вийняті та очищені, була виявлена корозія. Щоб з’ясувати причину корозії фланців з нержавіючої сталі, запобігти повторному виникненню проблем із якістю та зменшити економічні втрати. Замовник спеціально запросив нас допомогти йому з аналізом проб і металографічною перевіркою.
По-перше, дозвольте мені представити фланець з нержавіючої сталі 304. Він має хорошу корозійну стійкість, жаростійкість і низькотемпературні механічні властивості. Він стійкий до корозії в атмосфері та кислотостійкий. Він широко використовується в проектах трубопроводів рідини, таких як нафтова та хімічна промисловість. Як важлива частина з’єднання трубопроводу, він має такі переваги, як легке підключення та використання, збереження герметичності трубопроводу та полегшення перевірки та заміни певної ділянки трубопроводу.
Процес перевірки
- Перевірте хімічний склад: спочатку візьміть зразок корозійного фланця та за допомогою спектрометра безпосередньо визначте його хімічний склад. Результати показано на малюнку нижче. Порівняно з технічними вимогами до хімічного складу нержавіючої сталі 304 в ASTMA276-2013,вміст хрому в хімічному складі несправного фланця нижче нормативного значення.
- Металографічна перевірка: зразок поздовжнього поперечного перерізу був вирізаний у місці корозії несправного фланця. Після полірування корозії не виявлено. Неметалічні включення спостерігали під металографічним мікроскопом і категорію сульфіду оцінювали як 1,5, категорію оксиду алюмінію оцінювали як 0, категорію кислої солі оцінювали як 0, а категорію сферичного оксиду оцінювали як 1,5; зразок був протравлений водним розчином соляної кислоти хлориду заліза та спостережений під 100-кратним металографічним мікроскопом. Було виявлено, що зерна аустеніту в матеріалі були надзвичайно нерівними. Розмір зерна оцінювався відповідно до GB/T6394-2002. Площа крупного зерна може бути оцінена як 1,5, а площа дрібного зерна може бути оцінена як 4,0. Спостерігаючи за мікроструктурою приповерхневої корозії, можна виявити, що корозія починається з поверхні металу, зосереджується на межах зерен аустеніту та поширюється на внутрішню частину матеріалу. Межі зерен у цій зоні руйнуються корозією, і міцність зв’язку між зернами майже повністю втрачається. Підданий сильній корозії метал навіть утворює порошок, який легко зіскоблюється з поверхні матеріалу.
- Комплексний аналіз: Результати фізико-хімічних випробувань показують, що вміст Cr у хімічному складі фланця з нержавіючої сталі трохи нижчий за стандартне значення. Елемент Cr є найважливішим елементом, який визначає стійкість нержавіючої сталі до корозії. Він може реагувати з киснем з утворенням оксидів Cr, утворюючи пасивуючий шар для запобігання корозії; вміст неметалевих сульфідів у матеріалі є високим, а агрегація сульфідів у локальних областях призведе до зменшення концентрації Cr в навколишній зоні, утворюючи область, бідну Cr, тим самим впливаючи на корозійну стійкість нержавіючої сталі; Спостерігаючи за зернами фланця з нержавіючої сталі, можна виявити, що його розмір зерна є надзвичайно нерівномірним, а нерівномірні змішані зерна в організації схильні до утворення різниць у електродному потенціалі, що призводить до мікробатарей, які призводять до електрохімічної корозії на поверхні матеріалу. Грубі та дрібні змішані зерна фланця з нержавіючої сталі в основному пов’язані з процесом деформації гарячої обробки, який спричинений швидкою деформацією зерен під час кування. Аналіз мікроструктури приповерхневої корозії фланця показує, що корозія починається з поверхні фланця і поширюється всередину вздовж межі зерен аустеніту. Мікроструктура матеріалу при сильному збільшенні показує, що на межі аустенітного зерна матеріалу виділяється більше третіх фаз. Треті фази, зібрані на межі зерен, схильні спричиняти виснаження хрому на межі зерен, викликаючи схильність до міжкристалічної корозії та значно знижуючи її корозійну стійкість.
Висновок
З причин корозії травлення фланців з нержавіючої сталі 304 можна зробити наступні висновки:
- Корозія фланців з нержавіючої сталі є результатом спільної дії багатьох факторів, серед яких третя фаза, що виділяється на межі зерен матеріалу, є основною причиною руйнування фланців. Рекомендується суворо контролювати температуру нагрівання під час гарячої обробки, не перевищувати верхню межу температури специфікації процесу нагрівання матеріалу та швидко охолоджувати після твердого розчину, щоб уникнути занадто тривалого перебування в діапазоні температур 450℃-925℃. для запобігання випаданню частинок третьої фази.
- Змішані зерна в матеріалі схильні до електрохімічної корозії на поверхні матеріалу, і коефіцієнт кування слід суворо контролювати під час процесу кування.
- Низький вміст Cr і високий вміст сульфідів у матеріалі безпосередньо впливають на корозійну стійкість фланця. При виборі матеріалів слід звернути увагу на матеріали з чистою металургійною якістю.