低溫下使用 316L 不銹鋼可能導(dǎo)致哪些問題？

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江蘇青工不銹鋼有限公司2024-11-13

不銹鋼材料的堿致應(yīng)力腐蝕開裂，簡稱“堿脆”或“堿裂”，許多文獻已對其展開了報道，但多數(shù)研究集中在高溫條件下，而中低溫條件下不銹鋼堿脆的相關(guān)研究較少。不銹鋼堿脆失效的案例也多發(fā)生在高溫環(huán)境中，在中低溫時發(fā)生的失效案例較為少見。國內(nèi)某核電站制氫機儲罐材料為316L奧氏體不銹鋼，罐內(nèi)介質(zhì)為KOH溶液，工作壓力為700kPa~800kPa。該儲罐在服役8a后，其下封頭發(fā)生開裂。在原始冷加工殘余應(yīng)力,溫度為65~70℃，及KOH堿液服役條件的長期作用下，產(chǎn)生了垂直于焊縫的沿晶應(yīng)力腐蝕開裂。由于熱影響區(qū)焊接后奧氏體晶粒的回復(fù)及再結(jié)晶，原始殘余應(yīng)力基本消失。由于奧氏體晶粒的冷卻收縮，熱影響區(qū)產(chǎn)生了焊接殘余拉應(yīng)力，該殘余應(yīng)力以垂直于焊縫為主，在溫度為65~70℃，KOH堿液服役條件的長期作用下產(chǎn)生了平行于焊縫的沿晶應(yīng)力腐蝕開裂。該儲罐開裂機理可用堿致應(yīng)力腐蝕開裂的膜破裂理論進行解釋。在KOH堿液環(huán)境中,儲罐內(nèi)壁表面形成一層鈍化膜，該鈍化膜在較高殘余拉應(yīng)力的作用下發(fā)生破裂。鈍化膜破裂后，破裂區(qū)金屬表面未及時形成鈍化膜，裸露金屬與KOH堿液接觸，OH-在表面破裂區(qū)域發(fā)生濃縮，進而與裸露金屬發(fā)生反應(yīng)，裸露金屬與濃縮堿液反應(yīng)生成金屬氧化膜，此氧化膜在應(yīng)力作用下又發(fā)生破裂，繼而再鈍化-破裂-鈍化-破裂循環(huán)反復(fù)進行，裂紋不斷擴展延伸，**終導(dǎo)致儲罐發(fā)生開裂并泄漏。316L不銹鋼是奧氏體不銹鋼，因添有2-3%的鉬而具備了優(yōu)良的耐腐蝕性，被應(yīng)用于海洋工業(yè)。然而在復(fù)雜多變的海水環(huán)境中采用316L不銹鋼制造的設(shè)備受到一定的腐蝕以及磨損。深冷處理作為不銹鋼熱處理技術(shù)的一種延伸，通過將不銹鋼材料放置到遠遠低于常溫的溫度下，改善了其鋼材的強度、韌性以及耐磨性。深冷處理后316L不銹鋼組織結(jié)構(gòu)含有少量的馬氏體生成，硬度上升了大約12%，抗拉強度上升6%，屈服強度提升了10%。深冷處理降低了316L不銹鋼的電化學腐蝕性能，無論是原材料還是焊接材料都一樣。深冷處理后，316L不銹鋼由于殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，使得316L不銹鋼的摩擦系數(shù)下降為25%，磨損性能得到提高。