胡少波

摘? ?要：奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕的現象，會使壓力容器的整體結構發(fā)生變化，出現早期失效等問題，從而導致安全生產事故，嚴重影響壓力容器正常運行的安全性與穩(wěn)定性。文章在闡述奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕成因的基礎上，著重分析其預防及處理對策，以作參考。

關鍵詞：奧氏體不銹鋼;壓力容器;晶間腐蝕;預防措施

我國工業(yè)生產在經濟體制建設推動下飛速發(fā)展，不銹鋼制品已經廣泛應用于現代制藥、石油等相關行業(yè)，并促進著我國經濟發(fā)展。但現階段多數企業(yè)對不銹鋼材質的認知仍有待完善，不當的使用方式導致安全生產事故頻發(fā)。奧氏體不銹鋼壓力容器在使用期間發(fā)生晶間腐蝕的情況，會增加企業(yè)的投資成本，并降低企業(yè)經濟效益。合理處理奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕現象，是提升其安全性能的重要手段，可以使其應用價值得到充分發(fā)揮，提升企業(yè)的經濟效益和社會效益。

1? ? 奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕的成因

在常溫條件下，奧氏體不銹鋼的溶解性相對較小，而其中碳元素的含量卻大大增加，高于平均值的數倍不止。奧氏體不銹鋼具備耐腐蝕特性的基本支持是其中蘊含著豐富的鉻、鎳等元素，能夠增強金屬電極電位的屬性[1]。不銹鋼在一般情況下不會由自身形成晶間腐蝕，但不銹鋼在經由固溶處理后，內部結構組織會發(fā)生相應的變化，促使形成單一奧氏體組織，再經過焊接、熱成型等工藝的處理，會導致其內部呈現過飽和的現象，最終致使碳元素析出。析出的碳元素不再以單質的形式呈現，而是形成碳鉻化合物，這就使得不銹鋼在晶界內部的鉻元素會大幅度減少，形成部分區(qū)域貧鉻的現象，研究人員將這一區(qū)域稱之為貧鉻區(qū)域。在進行加熱處理后，晶體內部原區(qū)域的鉻原子無法擴散至貧鉻區(qū)域進行鉻原子的平均分配。當具有腐蝕不銹鋼晶間能力的介質接觸貧鉻區(qū)域時，其溶解速度會有所提升，導致各區(qū)域晶粒的腐蝕本質由鈍化腐蝕轉變?yōu)榛罨g，最終產生晶間腐蝕問題。晶間腐蝕不會影響不銹鋼金屬表面的光澤，但會降低晶粒間的作用力，在冷彎的條件下，不銹鋼金屬表面會形成裂縫，破壞壓力容器的正常功能，從而導致壓力容器無法正常運行。晶界貧鉻區(qū)域形成如圖1所示。

2? ? 奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕的預防與處理對策

2.1? 不銹鋼采用超低碳材質

奧氏體不銹鋼形成晶間腐蝕的根本原因即為碳元素的析出。在進行鋼材的選取時，應選擇超低碳材料，由于含碳量低，析出的碳元素較少，貧鉻的發(fā)生率也會降低[2]。目前，超低碳不銹鋼應用于實際的工業(yè)生產十分普遍，鋼材中蘊含的碳元素質量越低，技術水平的需求質量越高。

2.2? 熱工藝處理后的固溶處理

進行過高溫處理的鋼材在進行保溫處理時，其冷卻速度會加快。高溫環(huán)境中，碳化鉻化合物能夠充分溶解，冷卻后會形成奧氏體鎳鉻合金單一物質，從而消除貧鉻區(qū)域。

2.3? 進行穩(wěn)定化處理

當不銹鋼內部含有鎳、鈦等成分時，完全溶解鋼材中的碳鉻化合物需要在指定的870 ℃高溫下加熱處理，但這樣的處理方式無法完全溶解鋼材中的碳鈦化合物。相較于鉻元素的高穩(wěn)定性，碳元素具備更高的親和力。在進行加熱處理期間，優(yōu)先產生碳化鈦、碳化鈮等化合物質，但不會形成碳化鉻化合物，這樣可以有效防止貧鉻區(qū)域的形成，從而預防晶間腐蝕問題。

2.4? 焊接期間減少輸入線能量

在進行焊接處理期間，應盡量減少輸入線能量，從而有效減少焊頭的敏感度。在實際進行焊接處理期間，小線能量、大焊縫等部位均應盡量減少輸入線能量，使加熱寬度達到限定值，從而使加熱區(qū)域能夠急速冷卻。與此同時，減少在敏感溫度區(qū)域的停留時間也是防止晶間腐蝕現象的有效方法。若處于允許的條件下，可以采用水冷卻的方法將停留時間降至最低。

2.5? 加強管控焊接工藝處理

首先，需要根據實際情況調整及優(yōu)化焊接技術所產生的化學成分，通過鈦元素等穩(wěn)定元素物質的添加，防止碳化鉻化合物的形成。其次，需要將焊縫中的碳元素含量降低至合理范圍內，從而有效防止碳鉻化合物的形成，進而使不銹鋼晶間腐蝕問題的發(fā)生率降低。最后，通過急速冷卻、快速焊接等技術手段，減少其在指定區(qū)域內的停留時間，防止該區(qū)域溫度過熱。在進行焊接作業(yè)期間，相鄰兩條焊縫會產生熱影響，基于此，應將雙面焊縫和接觸腐蝕介質的雙面焊接處理放至最后完成。與此同時，采用超低碳材質的奧氏體不銹鋼產生淬硬現象的可能性基本為0[3]。在實際進行焊接作業(yè)期間，可采用水冷卻或焊件下放置銅墊板的方式以提升整體的冷卻速度。再者，焊接工藝的選取也具有一定要求，可根據實際情況選用多道焊、短弧等工藝處理方式，降低不銹鋼晶間腐蝕的發(fā)生率。值得注意的是，焊接作業(yè)有指定的操作流程，需要嚴格按照焊接順序開展工作，確保不重復、不混淆，使焊接效果達到最佳。

3? ? 結語

奧氏體不銹鋼壓力容器晶間腐蝕使其安全運行受到嚴重影響，需要通過選取超低碳材質的不銹鋼制品以及合理的焊接工藝，嚴格把控焊接作業(yè)的全過程來確保奧氏體不銹鋼的焊接達到生產標準，使晶間腐蝕現象的發(fā)生率降至最低，從而從根本上提升奧氏體不銹鋼壓力容器運行的安全性與穩(wěn)定性。

[參考文獻]

[1]賈飛.奧氏體不銹鋼焊接中的晶間腐蝕敏感性試驗簡述[J].機電信息，2017（21）：87-88.

[2]黃嘉琥.關于奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性試驗的各種標準中一些問題的探討[J].壓力容器，2013（1）：54-59.

[3]侯天宇，李萍，陳雷，等.304奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性的非線性超聲表征[J].材料工程，2017（10）：73-75.