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06Cr18Ni11Ti不锈钢管晶间腐蚀弯曲试验

作者: | 发布时间: 2021-05-06 | 次浏览

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    06Cr18Ni11Ti不锈钢管是在Cr-Ni不锈钢基础上添加Ti稳定化的奥氏体不锈钢,由于Ti的加入提高了钢的耐晶间腐蚀能力,此钢具有良好的高温力学性能、焊接性及延展性。本文就06Cr18Ni11Ti不锈钢管固溶处理后的力学性能及晶间腐蚀情况进行介绍,以便交流。

    1.钢管技术要求

    06Cr18Ni11Ti不锈钢管,订货要求按NB/T47010-2010承压设备用不锈钢和耐热钢钢管技术标准组织生产和质量控制,此标准标注统一数字钢号为S32168,化学成分应符合表1规定。固溶处理后力学性能应符合表2规定。

    2.不锈钢管固溶处理

    06Cr18Ni11Ti(S32168)奥氏体不锈钢管,一般采用950-1150℃温度加热固溶,保温后快速冷却的工艺。我们采用了(1050±10)℃固溶,在电阻炉中加热,保温按(2.2-2.6)min/mm x有效厚度计算确定。保温结束后取出工件迅速在流动冷水中冷透。经不锈钢管固溶处理后钢管,按NB/T47010-2010标准规定的取样部位进行取样试验,钢管力学性能和晶间腐蚀试验结果列入表3.为节能减排,降低热处理成本,我们利用钢管锻后余热进行了固溶处理试验,试验结果列入表4,

    只要控制锻后表面温度不低干980℃,且迅速把钢管投入循环水中进行冷透;或钢管表面温度低于980℃,再把钢管重新回炉加热到980-1050℃后,出炉迅速在水中冷透,钢管力学性能和晶间腐蚀试K都能够达到技术标准要求。

    3.不锈钢管晶间腐蚀试验

    06Cr18Ni11Ti不锈钢管按订货协议规定要进行晶间腐蚀试验。在一次经不锈钢管晶间腐蚀试验后弯曲试样受力面上发现2-3点皱裂缺陷,缺陷形状呈圆形,个别缺陷可见棱角,最大约0.8 mm。晶间腐蚀试验方法按GB/T4334-2008方法E的规定,把试样放在酸-酸铜的溶液中,进行16h沸腾试验。经过腐蚀试样(厚度a=5mm)在压头直径d=la,弯曲角度a=180°条件下进行弯曲,弯曲后检查试样受力表面是否有晶间腐蚀裂纹缺陷。

    为找到弯曲试样上出现皱裂缺陷的原因,我们进行了下列补充试验。

    (1)对固溶处理过的钢管,再进行一次稳定化处理,目的是因碳和钛的亲和力大于碳与铬的亲和力,使钢中碳和结合形成TiC,防止碳和铬结合形成Cr23C6从晶界上析出,由于铬存在于固溶体中,可以预防晶界周边贫铬,从而提高不锈钢管抗晶间腐蚀能力。经过固溶处理+稳定化处理后,再经晶间腐蚀试验的试样,在试样弯曲后受力面上,仍然有肉眼可见的细小的皱裂缺陷。

    (2)我们在没有经过固溶处理的钢管上截取两组试样,一组试样加工成晶间腐蚀试验用的试样尺寸,在不经过晶间腐蚀试验的条件下,直接进行弯曲试验,结果还是在弯曲试样的受力面上产生了肉眼可见的皱裂缺陷。另一组试样加工成金相试样,在100倍下进行非金属夹杂物检查,其结果发现很多颗粒状脆性夹杂物分布。

    (3)对经过晶间腐蚀试验的试样,取金相试样在500倍下进行金相观察,未发现有晶间腐蚀的迹象。

    4.问题讨论

      (1)06Cr18Ni11Ti不锈钢管中,当脆性夹杂物以点状或球状弥散分布时,无论经过晶间腐蚀试验或没有经过晶间腐蚀试验的弯曲试样,在外侧受拉应力表面或近表面上若存在脆性夹杂物质点,在拉应力作用下,试样金属即发生塑性变形,而表面或近表面脆性夹杂物质点由于塑性极低,不可能随金属基体同时进行塑性变形,在不断增大的拉应力作用下,试样表面或近表面在脆性质点附近被拉开,则形成点状、圆形或不规则形状的皱裂缺陷。没有被拉开的试样近表面脆性质点周围,由于引发不均匀变形,还会形成皱皮等缺陷。

      (2)06Cr18Ni11Ti不锈钢管中,存在细小弥散分布的脆性夹杂物质点,对钢管固溶处理后力学性能影响甚微。因为奥氏体不锈钢管的塑性和韧性很高,这种细小弥散分布的脆性硬质点影响,被钢管用钢基体金属大的塑性变形所减弱。

   (3)06Cr18Ni11Ti不锈钢管经过固溶处理后,在晶间腐蚀试验后弯曲试样受力面上产生皱裂缺陷,不一定是由于金属晶界贫铬而产生的晶间腐蚀所引起。但如果固溶处理不当,含铬碳化物沿晶界析出,使晶界周围形成贫铬区,而导致钢晶界腐蚀抗力急剧下降,同样会在经过晶间腐蚀试验的弯曲试样受力表面上产生裂纹。所以,当经晶间腐蚀试验后弯曲试样受力面上出现皱裂或微裂纹时,还应进行金相试验验证,看是否是因为金属产生晶间腐蚀所致,或金属因晶间腐蚀而失去金属声音,综合后再做出试验判定结论。

   (4)在奥氏体不锈钢管的技术条件或技术标准中,没有明确规定需要进行弯曲试验、弯曲试验条件和弯曲试验判据。因此,我们按晶间腐蚀试验试样尺寸和弯曲试验条件(a=5mm,d=1a , a=180°)进行弯曲试验,对具有晶间腐蚀的试样,经弯曲后试样表面出现的肉眼可见的皱裂或微裂,即可判为钢管晶间腐蚀试验不合格;如果因为钢管用钢中非金属夹杂物质点存在,而造成弯曲试样表面产生肉眼可见的微裂缺陷,我们认为利用晶间腐蚀试验用的试样尺寸和弯曲条件进行的弯曲试验,其试验条件是非常严格苛刻的,只根据对弯曲试样表面缺陷做出钢管合格与否的判定,也是不科学的。在没有判定标准的情况下,应根据钢管综合力学性能和服役条件,做出合格与否的判定。

   (5)据资料介绍含Ti或含Ti又含Al的不锈钢,炼钢时钢液比较砧稠,由于钢液中Ti和Al存在,钢液中容易出现TiN, Ti(CN)、TiO2及高熔点铝酸盐聚集在钢渣界面,使钢液变得黏稠,钢与渣难以分离,容易聚集到铸坯表面或皮下形成夹渣。

    5.结语

    (1)06Cr18Ni11Ti不锈钢管中,存在非金属脆性夹杂物质点,无论是经过晶间腐蚀试验或没有经过晶间腐蚀试验的试样,在弯曲后受拉应力表面上存在这种质点,就有可能产生皱裂或微裂缺陷。因此,经晶间腐蚀后弯曲试样上出现皱裂缺陷,不能作为钢管材料晶间腐蚀的唯一判据,还需要补充进行金相试验分析,进行综合判定。

    (2)这批06Cr18Ni11Ti不锈钢管,经过固溶处理后,晶间腐蚀试验后弯曲试样受力表面产生的细小微裂缺陷,是由于钢管用钢中存在脆性夹杂物质点在拉应力作用下产生的。

    (3)钢材中脆性夹杂物经过锻造变形后,在钢管中呈细小的点状或球状弥散分布时,对奥氏体不锈钢管的力学性能影响甚微或不明显。

    (4)对06Cr18Ni11Ti不锈钢管,在a=5mm,d=1 a、a=180°试验条件下进行弯曲试验,即使试样出现微裂缺陷时,因为没有判定标准,也不能作为钢管力学性能合格与否的判据,还需要进行一些补充试验,进行综合分析后再做结论。