TP321不銹鋼無縫管晶間腐蝕性能的研究及技術進步

  不銹鋼的(de)晶(jing)間腐蝕是一(yi)種腐蝕破壞(huai)現象,表(biao)現為(wei)晶(jing)粒間喪失結合(he)力,以致(zhi)材料(liao)的(de)強度變差(cha)。對于(yu)晶(jing)間腐蝕的(de)產生原因(yin)有許多不同的(de)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun),如貧鉻理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)、晶(jing)界吸(xi)附理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)、沉淀相(xiang)亞穩論(lun)(lun)(lun)、亞穩相(xiang)溶(rong)解理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)、應(ying)力論(lun)(lun)(lun)、沉淀相(xiang)形貌論(lun)(lun)(lun)和腐蝕電化(hua)學理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)等。

  其中,貧鉻理(li)論(lun)是最早提出(chu)且被廣泛接(jie)受(shou)的理(li)論(lun)。對(dui)18-8型奧氏體不銹(xiu)鋼(gang),晶(jing)(jing)界(jie)(jie)處的晶(jing)(jing)格是不完整的,有利于金屬(shu)原(yuan)子(zi)的擴散(san);在晶(jing)(jing)界(jie)(jie)及其鄰近區(qu)域的的Cr會由于碳化物Cr23C6在晶(jing)(jing)界(jie)(jie)的沉淀而(er)發生貧乏(fa)現(xian)象(xiang),造成晶(jing)(jing)界(jie)(jie)周圍(wei)出(chu)現(xian)貧鉻區(qu),當Cr質(zhi)量分數(shu)降低至12%左右時,在某(mou)些腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)中沿著材料晶(jing)(jing)界(jie)(jie)產(chan)生腐蝕(shi),使晶(jing)(jing)粒間喪(sang)失結合力(li),即產(chan)生晶(jing)(jing)界(jie)(jie)腐蝕(shi)現(xian)象(xiang)。

  TP321不銹鋼(UNSS32168)是在TP304不銹鋼基礎上加入Ti元素,以增強其(qi)抗晶間腐蝕能力和耐高溫性能,其(qi)原(yuan)理(li)是形(xing)成(cheng)穩定(ding)的MC型碳化(hua)物TiC,以碳化(hua)物形(xing)成(cheng)自由焓變化(hua)來衡量,TiC遠比碳化(hua)鉻(ge)穩定(ding),可減少(shao)碳化(hua)鉻(ge)的形(xing)成(cheng)。

  在(zai)歐(ou)美等發達(da)地區市場,TP321不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)已(yi)逐漸被TP304L、TP316L等低(di)碳、超低(di)碳不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)替代;但(dan)在(zai)我國,TP321不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)需求量(liang)仍然很(hen)大(da),根據國際(ji)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)論壇(ISSF)公(gong)(gong)布的(de)(de)(de)(de)數據顯示,2012年,我國TP321不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)表觀(guan)消費量(liang)在(zai)10萬t左右。由于生產(chan)工藝(yi)與檢驗條件的(de)(de)(de)(de)限制(zhi),目(mu)前(qian)國內(nei)生產(chan)的(de)(de)(de)(de)TP321不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)耐(nai)晶間(jian)腐蝕(shi)性能合(he)格率(lv)不(bu)高,一次(ci)檢驗合(he)格率(lv)為(wei)80%左右。山西太鋼(gang)(gang)(gang)(gang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)公(gong)(gong)司(si)自2009年投產(chan)以來,TP321不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)產(chan)量(liang)約(yue)占總產(chan)量(liang)的(de)(de)(de)(de)35%,晶間(jian)腐蝕(shi)檢驗一次(ci)合(he)格率(lv)在(zai)70%左右,遠(yuan)低(di)于其(qi)他不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)水平(≥95%)。為(wei)提高成材(cai)率(lv),更好地滿足(zu)用戶需要(yao),該(gai)公(gong)(gong)司(si)技(ji)術人員(yuan)針對TP321不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)耐(nai)晶間(jian)腐蝕(shi)性能進行了技(ji)術攻關,目(mu)標為(wei)將一次(ci)檢驗合(he)格率(lv)提高至95%以上,達(da)到日(ri)本住(zhu)友金屬公(gong)(gong)司(si)等國外先進制(zhi)造商(shang)的(de)(de)(de)(de)水平。

  目(mu)前國內TP321不銹(xiu)鋼(gang)(gang)無縫(feng)鋼(gang)(gang)管的(de)生產大都采用穿孔→冷(leng)軋(ya)(拔)→熱(re)處理→矯直→酸(suan)洗→檢驗→包(bao)裝的(de)生產方(fang)(fang)式。鋼(gang)(gang)管在冷(leng)變形(xing)后,采用固溶(rong)熱(re)處理清除變形(xing)應力和改善(shan)組(zu)織,即把鋼(gang)(gang)管加熱(re)至奧氏體碳(tan)飽(bao)(bao)和曲線(xian)以上溫(wen)度保溫(wen),使碳(tan)化物充分(fen)溶(rong)解(jie)到(dao)固溶(rong)體中再快(kuai)速冷(leng)卻(que),將高溫(wen)組(zu)織在室溫(wen)下固定(ding)下來,獲得(de)碳(tan)的(de)過飽(bao)(bao)和固溶(rong)體。通過對(dui)標活動,對(dui)生產流程進行分(fen)析,從(cong)化學(xue)成分(fen)控制(zhi)、熱(re)處理制(zhi)度調整、脫脂工藝優化等方(fang)(fang)面入(ru)手,使得(de)TP321不銹(xiu)鋼(gang)(gang)無縫(feng)鋼(gang)(gang)管的(de)晶間腐蝕一次檢驗合格(ge)率穩定(ding)在95%以上,達到(dao)攻關(guan)目(mu)標。具體表現在:

  (1)通過化學成分設計,調整C、Cr、Ni、Ti等元素比例,可優化TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能;
  (2)TP321不銹鋼無縫縫鋼管進行固溶熱處理時,爐內還原性氣氛易造成鋼管表面增碳;弱氧化性氣氛對鋼管表面質量較好,消除了增碳因素,且節約能源;
  (3)TP321不銹鋼無縫鋼管冷軋后脫脂不凈,對熱處理后鋼管表面質量影響較大,對耐蝕性能亦有不良影響;通過改進脫脂方法,可有效改善鋼管耐晶間腐蝕性能;
  (4)固溶熱處理保溫溫度設定為1050℃,對TP321不銹鋼無縫鋼管的耐晶間腐蝕性能有利;
  (5)若TP321不銹(xiu)鋼無縫鋼管(guan)在敏感溫度(du)區間(450~900℃)內使用且(qie)環境存在強腐蝕(shi)介質,應(ying)對鋼管(guan)進行(xing)穩定化(hua)處理。