TP321不銹鋼無縫管晶間腐蝕性能的研究及技術(shù)進(jìn)步

  不銹鋼的晶間腐蝕是一種腐蝕破壞現(xiàn)象,表現(xiàn)為晶粒間喪失結(jié)合力,以致材料的強(qiáng)度變差。對(duì)于晶間腐蝕的產(chǎn)生原因有許多不同的理論,如貧鉻理論、晶界吸附理論、沉淀相亞穩(wěn)論、亞穩(wěn)相溶解理論、應(yīng)力論、沉淀相形貌論和腐蝕電化學(xué)理論等。

  其中,貧鉻理論是最早提出且被廣泛接受的理論。對(duì)18-8型奧氏體不銹鋼,晶界處的晶格是不完整的,有利于金屬原子的擴(kuò)散;在晶界及其鄰近區(qū)域的的Cr會(huì)由于碳化物Cr23C6在晶界的沉淀而發(fā)生貧乏現(xiàn)象,造成晶界周圍出現(xiàn)貧鉻區(qū),當(dāng)Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至12%左右時(shí),在某些腐蝕介質(zhì)中沿著材料晶界產(chǎn)生腐蝕,使晶粒間喪失結(jié)合力,即產(chǎn)生晶界腐蝕現(xiàn)象。

  TP321不銹鋼(UNSS32168)是在TP304不銹鋼基礎(chǔ)上加入Ti元素,以增強(qiáng)其抗晶間腐蝕能力和耐高溫性能,其原理是形成穩(wěn)定的MC型碳化物TiC,以碳化物形成自由焓變化來衡量,TiC遠(yuǎn)比碳化鉻穩(wěn)定,可減少碳化鉻的形成。

  在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)市場(chǎng),TP321不銹鋼無縫鋼管已逐漸被TP304L、TP316L等低碳、超低碳不銹鋼無縫鋼管替代;但在我國,TP321不銹鋼無縫鋼管的需求量仍然很大,根據(jù)國際不銹鋼論壇(ISSF)公布的數(shù)據(jù)顯示,2012年,我國TP321不銹鋼無縫鋼管的表觀消費(fèi)量在10萬t左右。由于生產(chǎn)工藝與檢驗(yàn)條件的限制,目前國內(nèi)生產(chǎn)的TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能合格率不高,一次檢驗(yàn)合格率為80%左右。山西太鋼不銹鋼鋼管公司自2009年投產(chǎn)以來,TP321不銹鋼無縫鋼管產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的35%,晶間腐蝕檢驗(yàn)一次合格率在70%左右,遠(yuǎn)低于其他不銹鋼產(chǎn)品的水平(≥95%)。為提高成材率,更好地滿足用戶需要,該公司技術(shù)人員針對(duì)TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān),目標(biāo)為將一次檢驗(yàn)合格率提高至95%以上,達(dá)到日本住友金屬公司等國外先進(jìn)制造商的水平。

  目前國內(nèi)TP321不銹鋼無縫鋼管的生產(chǎn)大都采用穿孔→冷軋(拔)→熱處理→矯直→酸洗→檢驗(yàn)→包裝的生產(chǎn)方式。鋼管在冷變形后,采用固溶熱處理清除變形應(yīng)力和改善組織,即把鋼管加熱至奧氏體碳飽和曲線以上溫度保溫,使碳化物充分溶解到固溶體中再快速冷卻,將高溫組織在室溫下固定下來,獲得碳的過飽和固溶體。通過對(duì)標(biāo)活動(dòng),對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行分析,從化學(xué)成分控制、熱處理制度調(diào)整、脫脂工藝優(yōu)化等方面入手,使得TP321不銹鋼無縫鋼管的晶間腐蝕一次檢驗(yàn)合格率穩(wěn)定在95%以上,達(dá)到攻關(guān)目標(biāo)。具體表現(xiàn)在:

 ?。?)通過化學(xué)成分設(shè)計(jì),調(diào)整C、Cr、Ni、Ti等元素比例,可優(yōu)化TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能;
 ?。?)TP321不銹鋼無縫縫鋼管進(jìn)行固溶熱處理時(shí),爐內(nèi)還原性氣氛易造成鋼管表面增碳;弱氧化性氣氛對(duì)鋼管表面質(zhì)量較好,消除了增碳因素,且節(jié)約能源;
 ?。?)TP321不銹鋼無縫鋼管冷軋后脫脂不凈,對(duì)熱處理后鋼管表面質(zhì)量影響較大,對(duì)耐蝕性能亦有不良影響;通過改進(jìn)脫脂方法,可有效改善鋼管耐晶間腐蝕性能;
 ?。?)固溶熱處理保溫溫度設(shè)定為1050℃,對(duì)TP321不銹鋼無縫鋼管的耐晶間腐蝕性能有利;
 ?。?)若TP321不銹鋼無縫鋼管在敏感溫度區(qū)間(450~900℃)內(nèi)使用且環(huán)境存在強(qiáng)腐蝕介質(zhì),應(yīng)對(duì)鋼管進(jìn)行穩(wěn)定化處理。