316不銹鋼管需要經(jīng)過固溶處理,將之前加工過程中產(chǎn)生或沉淀的合金碳化物重新溶解到奧氏體中,以獲得單一的奧氏體結(jié)構(gòu),從而確保材料具有良好的機械性能和耐腐蝕性,并完全消除應(yīng)力和冷加工硬化。但在500~850℃溫度范圍內(nèi),奧氏體不銹鋼晶界易析出碳化鉻。在金屬制造和使用過程中,該溫度范圍內(nèi)的任何暴露或熱位移都可能使管道敏感。那么,既然有害,為什么要對316不銹鋼管進行敏化處理呢?
一、為什么要對316不銹鋼管進行敏化處理
316L不銹鋼是一種亞穩(wěn)態(tài)奧氏體不銹鋼,當(dāng)處于固溶狀態(tài)下,316L不銹鋼屬于奧氏體組織,而奧氏體不銹鋼屬于易變冷變形的鋼種,當(dāng)其采用冷變形工藝進行加工時,可以提高316L不銹鋼的硬度和強度,保持其韌性和塑性,使其在大氣條件下具有良好的耐腐蝕性。
但奧氏體不銹鋼在敏化溫度范圍內(nèi)容易產(chǎn)生晶間腐蝕敏感性。如果不進行敏化處理,就無法顯現(xiàn)316L不銹鋼的晶間腐蝕敏感性,也無法檢測是否會發(fā)生晶間腐蝕。
而敏化用于測量奧氏體不銹鋼的晶界腐蝕傾向。焊接、消除應(yīng)力和熱成型等常見做法可使不銹鋼管達到敏化溫度范圍。固溶退火熱處理可以很容易地逆轉(zhuǎn)碳化鉻的形成。ASTM A262中標(biāo)準(zhǔn)中概述的試驗方法已用于檢測不銹鋼管中晶間侵入的敏感性。
產(chǎn)生晶間腐蝕敏感性所需的時間和溫度取決于材料中的合金成分,特別是碳含量。下圖顯示了不同碳含量的不銹鋼的時間-溫度敏化曲線。
二、對316不銹鋼管進行敏化處理的作用
通過三種方式與316不銹鋼管一起使用,以盡量減少IGA的影響。通過加熱至碳化物溶解溫度并消除貧鉻區(qū),可對敏化材料進行固溶退火。然后在敏化溫度范圍內(nèi)快速冷卻,將碳儲存在溶液中。建議的固溶退火溫度取決于合金。通常在1050~1150℃范圍內(nèi)進行,然后迅速冷卻。
此外,通過將碳含量降低到0.030%以下,也可以實現(xiàn)對IGA的耐受性。304L和316L等低碳不銹鋼設(shè)計用于在典型焊接操作期間抵抗敏化,但它們不會在使用的臨界溫度范圍內(nèi)長時間暴露在敏化劑中。更耐腐蝕的不銹鋼產(chǎn)品,如904L鋼管,碳含量非常低,對IGA的敏感性通常不是問題。
添加穩(wěn)定元素如Ti、Nb(CB)和TA也可以提高靈敏度,尤其是在關(guān)鍵使用范圍內(nèi)的長期暴露。在787~1232℃的溫度范圍內(nèi),這些穩(wěn)定元素傾向于形成比碳化鉻更穩(wěn)定的碳化物。因此,由于合金在高溫下冷卻,以及碳和穩(wěn)定元素的結(jié)合,在500~850℃的低敏感溫度范圍內(nèi)不能進行碳化鉻沉淀。
以上內(nèi)容就是為什么要對316不銹鋼管進行敏化處理。敏化處理是檢測不銹鋼晶間腐蝕傾向的一種手段。然而,在一些特殊應(yīng)用中,為了更嚴(yán)格地評估材料的晶間腐蝕性,316不銹鋼管的敏化系統(tǒng)在一些標(biāo)準(zhǔn)中更為嚴(yán)格。根據(jù)未來工件的溫度、材料的碳含量以及是否含有鋁,采用不同的敏化系統(tǒng)。有些還可以控制敏化處理的上升和冷卻速度。因此,在確定不銹鋼制品管之間的腐蝕趨勢時,應(yīng)注意敏化系統(tǒng)。