耐腐蝕性
均勻腐蝕
合金321和347具有與不穩(wěn)定的鎳鉻合金304相似的抵擋一般腐蝕的能力。在碳化鉻程度的溫度范圍中的長時間加熱可能會影響合金321和347在惡劣的腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性。
在大多數(shù)環(huán)境中,兩種合金的耐蝕性差不多;但退火狀態(tài)下的合金321在強氧化性環(huán)境中的耐蝕性稍遜于經(jīng)退火處理的合金347。因此,合金347在水環(huán)境和其他低溫環(huán)境中更優(yōu)越。暴露于800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)這一溫度范圍時,會使合金321的整體耐蝕性大大差于合金347。合金347主要用于高溫應用,高溫應用要求材料有強的抗敏化性,以防止在較低溫度的粒間腐蝕。
粒間腐蝕
合金304等不穩(wěn)定的鎳?鋼對粒間腐蝕敏感,而合金321跟合金347就是開發(fā)來應用在這方面的。
當不穩(wěn)定的鉻鎳鋼被置于溫度為800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)的環(huán)境中或在這一溫度范圍內(nèi)被慢慢冷卻時,碳化鉻在晶界產(chǎn)生沉淀。置于某些腐蝕性強的介質(zhì)時,這些晶界先受侵蝕,也許會弱化金屬的效能,可能發(fā)生完全瓦解。
有機介質(zhì)或若腐蝕性的水劑、牛奶或其他乳制品或大氣條件下,即使存在大量碳化物沉淀,也很少會產(chǎn)生粒間腐蝕。當焊接較薄的板材時,因為停留在800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)這一溫度范圍的時間非常短,不容易產(chǎn)生粒間腐蝕,所以不穩(wěn)定的等級都可以勝任了。碳化物沉淀到什么程度是有害的取決于合金暴露于800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)這一溫度范圍的時間長短以及腐蝕介質(zhì)。焊接較厚的板材是盡管加熱時間較長,但由于不穩(wěn)定的L等級,含碳量在0.03%或更低,碳化物的沉淀也不足以對這個等級產(chǎn)生危害。
穩(wěn)定的321和合金347不銹鋼的強抗敏化性和抗粒間腐蝕性通過下表數(shù)據(jù)體現(xiàn)。(銅-硫酸銅-16% 硫酸測試(ASTM A262, Practice E))。在測試開始前,對鋼廠經(jīng)退火處理的樣品進行1050°F (566°C) 、48小時的均熱光敏熱處理。
粒間腐蝕測試長期敏化作用下的結(jié)果 ASTM A262 Practice E |
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合金 | Rate (ipm) | Bend | Rate (mpy) |
304 | 0.81 | dissolved | 9720.0 |
304L | 0.0013 | IGA | 15.6 |
*1100°F退火處理, 240小時
合金347樣品沒有出現(xiàn)粒間腐蝕,這表明它們暴露于這種熱環(huán)境中時沒有敏化。合金321樣品的低腐蝕率表明:雖然它遭受了一些粒間腐蝕,但在這些環(huán)境下,它的耐蝕性比合金304L好。在這個測試的環(huán)境下,所有的這些合金都比普通的合金304不銹鋼優(yōu)越得多。
一般而言,合金321和347用于制作不可進行退火處理的重型焊接設(shè)備以及在800°F to 1500°F (427°C to 816°C)這一范圍運作或從這一范圍慢慢冷卻的設(shè)備。在各種操作條件中獲得的經(jīng)驗為我們預測粒間腐蝕在大多數(shù)應用中發(fā)生的可能性提供了充足的資料。
同時請回顧我們在熱處理部分發(fā)表的一些觀點。
應力腐蝕龜裂
合金321和347奧氏體不銹鋼對鹵化物中的應力腐蝕龜裂敏感,類似于合金304不銹鋼。會出現(xiàn)這一結(jié)果是由于它們的鎳含量相近。導致應力腐蝕龜裂的條件有:(1)暴露于鹵化物離子中(一般是氯化物),(2)殘余張應力,(3)環(huán)境溫度超過120°F (49°C)。成形操作中的冷變形或焊接操作中遇到的熱循環(huán)都可能會產(chǎn)生應力。退火處理或冷變形之后的消除應力熱處理可能會降低應力水平。穩(wěn)定的合金321和347適用于消除了應力的、可能會對不穩(wěn)定的合金產(chǎn)生粒間腐蝕的操作環(huán)境。
321和347在對不穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼(如合金304)產(chǎn)生連多硫酸應力腐蝕的環(huán)境中尤其有用。不穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼若被暴露于會發(fā)生敏化作用的溫度,會在晶界產(chǎn)生碳化鉻沉淀。在含硫環(huán)境中冷卻至室溫時,硫化物(通常是氫化硫)會與水汽及氧發(fā)生反應,形成侵蝕敏化晶界的連多硫酸。在具有應力、粒間腐蝕的條件下,連多硫酸應力腐蝕龜裂發(fā)生在硫化物普遍存在的煉油環(huán)境中。穩(wěn)定的合金321和347因在升溫操作環(huán)境中具有抗敏化性而解決了連多硫酸應力腐蝕龜裂問題。若操作環(huán)境的條件會引起敏化,為使這些合金達到佳的抗敏化性,應在熱穩(wěn)條件下使用。
點腐蝕/隙腐蝕
穩(wěn)定的合金321和347在含有氯離子的環(huán)境中的耐點蝕性和耐隙蝕性與合金304或304L不銹鋼差不多,因為它們的鉻含量相近。一般而言,對于不穩(wěn)定的及穩(wěn)定的合金,水環(huán)境中的氯化物含量上限為百萬分之一百,尤其是存在隙腐蝕時。較高的氯離子含量會導致隙腐蝕和點腐蝕。若在氯化物含量更高、PH值較低而且/或溫度較高的惡劣條件下,需考慮使用含鉬的合金,如合金316。穩(wěn)定的合金321和347通過了100小時的5%鹽霧測試(ASTM B117),被測樣本沒有產(chǎn)生鐵銹,沒有退色。但是,若把這些合金暴露于來自海洋的鹽霧中,可能會出現(xiàn)點腐蝕、隙腐蝕和嚴重變色。不推薦把合金321和347暴露于海洋環(huán)境中。
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