Austenitiskt rostfritt stål bör också vara uppmärksam på: kallbearbetningshärdning, hög temperatur åldrande försprödning

Alla är bekanta med problemen med intergranulär korrosion och spänningskorrosion austenitiskt rostfritt stål.

Det intergranulära korrosionstendenstestet av rostfritt stål är vanligt innehåll i designdokument, och det relevanta innehållet i standarder som HG/T 20581 är också relativt tydligt. Det hydrostatiska testet eller halten av kloridjoner i arbetsmediet är också ett grundläggande problem vid konstruktion av austenitisk rostfri utrustning. Förutom kloridjoner kan våt vätesulfid, polytionsyra och andra miljöer som kan producera sulfider också orsaka spänningskorrosionssprickor i austenitiskt rostfritt stål.

Det är värt att nämna att även om austenitiskt rostfritt stål inte nämns i kapitlet om våt vätesulfidkorrosion i HG/T 20581, påpekar referenslitteraturen att austenitiskt rostfritt stål har en mycket större förmåga att lösa upp atomärt väte än ferritiskt stål. men väte-inducerad våt vätesulfidspänningskorrosionssprickning kommer fortfarande att inträffa, särskilt efter deformationen av martensitisk strukturomvandling sker under kallbearbetningshärdning.

Kallbearbetningshärdning ökar känsligheten för spänningskorrosion

Austenitiskt rostfritt stål har utmärkta kallbearbetningsegenskaper, men dess arbetshärdning är mycket uppenbar. Ju högre grad av kallbearbetningsdeformation, desto högre blir hårdheten. Ökad hårdhet på grund av arbetshärdning är också en viktig orsak till spänningskorrosionssprickor i rostfria stål, speciellt de i basmetallen snarare än svetsen.

Det finns några fall nedan:

Den första typen av fall är efter austenitiskt rostfritt stål är kallspinning för att bearbeta ett elliptiskt eller skivformat huvud, är kalldeformationen i övergångszonen störst, och hårdheten når också högst. Efter att den tagits i bruk uppstod kloridjonspänningskorrosionssprickor i övergångszonen, vilket orsakade läckage av utrustning.

Den andra typen av hölje är en U-formad korrugerad expansionsfog gjord genom hydroformning efter valsning av rostfria stålplåtar. Kölddeformationen är störst vid vågtoppen, och hårdheten är också högst. Den mest spänningskorrosionssprickning uppstår längs vågtoppen, och sprickor uppstår längs en cirkel av vågtoppar. Explosionsolycka med lågspänningssprödfraktur.

Den tredje typen av fall är spänningskorrosionssprickning av korrugerade värmeväxlarrör. Korrugerade värmeväxlarrör är kallextruderade från sömlösa rör av rostfritt stål. Topparna och dalarna utsätts för varierande grad av kölddeformation och förtunning. Topparna och dalarna kan orsaka flera spänningskorrosionssprickor.

Kärnan i kallbearbetningshärdning av austenitiskt rostfritt stål är genereringen av deformationsmartensit. Ju större kallbearbetningsdeformation, desto mer deformationsmartensit produceras och desto högre hårdhet. Samtidigt är den inre spänningen inuti materialet också större. om värmebehandling i fast lösning utförs efter bearbetning och formning, kan hårdheten minskas och restspänningen kan reduceras avsevärt. Samtidigt kan martensitstrukturen också elimineras och därigenom undvika spänningskorrosionssprickor.

Sprödhetsproblem orsakade av långvarig drift vid höga temperaturer

För närvarande är Cr-Mo-stål med högre högtemperaturhållfasthet huvudmaterialet för behållare och rör vid temperaturer mellan 400 och 500°C, medan olika austenitiska rostfria stål används främst vid temperaturer mellan 500 och 600°C eller till och med 700°C. I design tenderar människor att ägna mer uppmärksamhet åt högtemperaturhållfastheten hos austenitiskt rostfritt stål och kräver att dess kolinnehåll inte är för lågt. Den tillåtna spänningen vid höga temperaturer erhålls genom att extrapolera uthållighetstestet vid hög temperatur, vilket kan säkerställa att ingen krypbrott inträffar under 100,000 XNUMX timmars drift under konstruktionspåkänningen.

Problemet med åldersförsprödning av austenitiskt rostfritt stål vid höga temperaturer kan emellertid inte ignoreras. Efter långvarig service vid höga temperaturer kommer austenitiskt rostfritt stål att genomgå en rad strukturella förändringar, vilket allvarligt kommer att påverka en rad mekaniska egenskaper hos stålet, särskilt sprödheten. Den ökade avsevärt och segheten minskade avsevärt.

Sprödhetsproblemet efter långvarig användning vid höga temperaturer orsakas i allmänhet av två faktorer, den ena är bildningen av karbider och den andra är bildningen av σ-fas. Karbidfasen och σ-fasen fortsätter att fällas ut längs kristallen efter att materialet har varit i drift under lång tid och bildar till och med kontinuerliga spröda faser på korngränserna, vilket lätt kan orsaka intergranulär fraktur.

Formningstemperaturintervallet för σ-fasen (Cr-Fe intermetallisk förening) är ungefär 600 till 980°C, men det specifika temperaturintervallet är relaterat till legeringssammansättningen. Resultatet av utfällningen av σ-fasen är att hållfastheten hos austenitiskt stål ökar avsevärt (hållfastheten kan fördubblas), och den blir också hård och spröd. Högt krom är huvudorsaken till bildandet av högtemperaturfasen σ. Mo, V, Ti, Nb, etc. är legeringselement som starkt främjar bildandet av σ-fas.

Formningstemperaturen för karbid (Cr23C6) är in sensibiliseringstemperaturintervallet för austenitiskt rostfritt stål, vilket är 400~850 ℃. Cr23C6 kommer att lösas upp över den övre gränsen för sensibiliseringstemperaturen, men den lösta Cr kommer att främja ytterligare bildning av σ-fasen.

Därför, när austenitiskt stål används som värmebeständigt stål, bör förståelsen och förhindrandet av högtemperatur-åldringsförsprödning stärkas. Precis som metallövervakningen i värmekraftverk kan metallografiska struktur- och hårdhetsförändringar inspekteras regelbundet. Vid behov kan prover tas ut för metallografiska inspektioner och hårdhetsinspektioner, och även omfattande mekaniska egenskaper och hållbarhetstester kan utföras.