什么是晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)

很多單位的技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定中通常包括“奧氏體不銹鋼制容器用于可能引起晶間腐蝕的環(huán)境，焊后應(yīng)做固溶或穩(wěn)定化處理”，提出這樣的要求，自有其存在的合理性。但即使設(shè)計(jì)人員在圖樣的技術(shù)要求中提出這一條，要求制造廠進(jìn)行不銹鋼制容器（比如換熱器）的焊后熱處理，由于實(shí)際熱處理工藝參數(shù)難以控制和其他一些意想不到的困難， 通常難以達(dá)到設(shè)計(jì)人員提出的理想要求，實(shí)際上在役的不銹鋼設(shè)備絕大部分是在焊后態(tài)使用。

 這就促使我們?nèi)ニ伎迹壕чg腐蝕是奧氏體不銹鋼最常見(jiàn)的腐蝕形式，那么產(chǎn)生晶間腐蝕的機(jī)理是什么？在什么介質(zhì)環(huán)境下會(huì)引起晶間腐蝕？防止和控制晶間腐蝕的主要方法有哪些？奧氏體不銹鋼制容器用于可能引起晶間腐蝕的環(huán)境焊后是否都要熱處理？本文查閱有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，專著，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際談?wù)剛€(gè)人看法。

02、晶間腐蝕的產(chǎn)生機(jī)理

 晶間腐蝕是一種常見(jiàn)的局部腐蝕， 腐蝕沿著金屬或合金晶粒邊界或它的臨近區(qū)域發(fā)展， 而晶粒腐蝕很輕微，這種腐蝕便稱為晶間腐蝕，這種腐蝕使晶粒間的結(jié)合力大大削弱。嚴(yán)重的晶間腐蝕，可使金屬失去強(qiáng)度和延展性，在正常載荷下碎裂。現(xiàn)代晶間腐蝕理論， 主要有貧鉻理論和晶界雜質(zhì)選擇溶解理論。

2.1貧鉻理論

 常用的奧氏體不銹鋼，在氧化性或弱氧化性介質(zhì)中之所以產(chǎn)生晶間腐蝕，多半是由于加工或使用時(shí)受熱不當(dāng)引起的。所謂受熱不當(dāng)是指鋼受熱或緩慢冷卻通過(guò)450～850℃溫度區(qū)，鋼就會(huì)對(duì)晶間腐蝕產(chǎn)生敏感性。所以這個(gè)溫度是奧氏體不銹鋼使用的危險(xiǎn)溫度。不銹鋼材料在出廠時(shí)已經(jīng)固溶處理，所謂固溶處理就是把鋼加熱至1050～1150℃后進(jìn)行淬火，目的是獲得均相固溶體。奧氏體鋼中含有少量碳，碳在奧氏體中的固溶度是隨溫度下降而減小的。如0Cr18Ni9Ti ，在1100℃時(shí)，碳的固溶度約為0.2%，在500～700℃時(shí)，約為0.02%。所以經(jīng)固溶處理的鋼，碳是過(guò)飽和的。

 當(dāng)鋼無(wú)論是加熱或冷卻通過(guò)450～850℃時(shí)，碳便可形成（Fe 、Cr）23C6從奧氏體中析出而分布在晶界上。（Fe 、Cr）23C6 的含鉻量比奧氏體基體的含鉻量高很多，它的析出自然消耗了晶界附近大量的鉻，而消耗的鉻不能從晶粒中通過(guò)擴(kuò)散及時(shí)得到補(bǔ)充，因?yàn)殂t的擴(kuò)散速度很慢，結(jié)果晶界附近的含鉻量低于鈍化必須的的限量（即12%Cr），形成貧鉻區(qū)，因而鈍態(tài)受到破壞，晶界附近區(qū)域電位下降，而晶粒本身仍維持鈍態(tài)，電位較高，晶粒與晶界構(gòu)成活態(tài)—鈍態(tài)微電偶電池，電池具有大陰極小陽(yáng)極的面積比，這樣就導(dǎo)致晶界區(qū)的腐蝕。

2.2晶界雜質(zhì)選擇溶解理論

 在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們還了解到奧氏體不銹鋼在強(qiáng)氧化性介質(zhì)（如濃硝酸）中也能產(chǎn)生晶間腐蝕，但腐蝕情況和在氧化性或弱氧化性介質(zhì)中的情況不同。通常發(fā)生在經(jīng)過(guò)固溶處理的鋼上，經(jīng)過(guò)敏化處理的鋼一般不發(fā)生。當(dāng)固溶體中含有磷這種雜質(zhì)達(dá)100ppm時(shí)或硅雜質(zhì)為1000~2000ppm時(shí)，它們便會(huì)偏析在晶界上。這些雜質(zhì)在強(qiáng)氧化性介質(zhì)作用下便發(fā)生溶解，導(dǎo)致晶間腐蝕。而鋼經(jīng)敏化處理時(shí)，由于碳可以和磷生成（MP）23C6，或由于碳的首先偏析限制了磷向晶界擴(kuò)散，這兩種情況都會(huì)免除或減輕雜質(zhì)在晶界的偏析，就消除或減弱了鋼對(duì)晶間腐蝕的敏感性。

 上述兩種解釋晶間腐蝕機(jī)理的理論各自適用于一定合金的組織狀態(tài)和一定的介質(zhì)，不是互相排斥而是互相補(bǔ)充的。生產(chǎn)實(shí)踐中最常見(jiàn)的不銹鋼的晶間腐蝕多數(shù)是在弱氧化性或氧化性介質(zhì)中發(fā)生的，因而絕大多數(shù)的腐蝕實(shí)例都可以用貧鉻理論來(lái)解釋。

03、引起晶間腐蝕的介質(zhì)環(huán)境

 引起常用奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質(zhì)，主要有兩類，一類是氧化性或弱氧化性介質(zhì)，一類是強(qiáng)氧化性介質(zhì)，如濃硝酸等。常見(jiàn)的是第一類，下面列出常見(jiàn)引起奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質(zhì)環(huán)境。

3.1常見(jiàn)引起奧氏體不銹鋼晶間腐蝕介質(zhì)

 在G.A.Nelson編制的“腐蝕數(shù)據(jù)圖表”中列出了常見(jiàn)的引起奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)：醋酸，醋酸+水楊酸，硝酸銨，硫酸銨，鉻酸，硫酸銅，脂肪酸，甲酸，硫酸鐵，氫氟酸+硫酸鐵，乳酸，硝酸，硝酸+鹽酸，草酸，磷酸，海水，鹽霧，硫酸氫鈉，次氯酸鈉，二氧化硫（濕），硫酸，硫酸+硫酸銅，硫酸+硫酸亞鐵，硫酸+甲醇，硫酸+硝酸，亞硫酸，酞酸，氫氧化鈉+硫化鈉。

 3.2晶間腐蝕傾向性試驗(yàn)

奧氏體不銹鋼使用于可能引起晶間腐蝕的環(huán)境時(shí)，應(yīng)按GB4334-2008《金屬和合金的腐蝕 不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法》進(jìn)行晶間腐蝕傾向性試驗(yàn)。奧氏體不銹鋼晶間腐蝕傾向試驗(yàn)方法的選用及其合格要求應(yīng)符合下列規(guī)定：