PDF《316L 不锈钢法兰腐蚀失效分析与对策》

1 Corrosion site of failed stainless steel flange. (a)original corroded surface of stainless steel flange (b) corroded flange surface after removing corrosion product Fig.

2 Samples cut from failed stainless steel flange Fig.

3 Five different sites analyzed on surface of failed sample with scanning electron microscope Table

1 Chemical composition of different sites of failed stain2 less steel flange 分析部位 元素百分含量 Si Cr Fe Ni Mo 1. base metal 0.

36 18.

08 69.

85 10.

27 1.

43 2. welding site 0.

43 18.

58 68.

38 10.

68 1.

93 3. welding site 0.

42 19.

13 67.

15 11.

59 1.

71 4. base metal 0.

56 17.

89 69.

54 10.

71 1.

31 5. welding site 0.

28 18.

82 67.

48 12.

18 1.

24 依次打磨到

1500 # ,用2.

5 # 金刚石抛光膏抛光 ,分 别用金相显微镜和扫描电子显微镜 (SEM) 进行显 微组织观察 ,观察表明 ,316L 不锈钢法兰盘基体为 奥氏体不锈钢 ,焊接金属的金相组织为方向性很强 的柱状晶组织. 对从现场取回的不锈钢试样的腐蚀表面的

5 个 不同区域(如图

3 所示) 进行微区成分分析 ,分析结 果见表 1. 通过对现场不锈钢显微组织的分析及微 区成分分析可知 ,不锈钢基体与焊接金属的显微组 织明显不同 ,但两处钢的成分没有本质的区别. 图4为从现场取下的不锈钢表面处的腐蚀形 貌. 可以看到 ,不锈钢晶界处的腐蚀很严重 ,表面处 的腐蚀形貌为典型的晶间腐蚀形貌 ,所以 ,不锈钢法 兰盘的腐蚀表现为严重的晶间腐蚀.

2 腐蚀原因分析 根据上编写分析可以判断 ,316L 不锈钢腐蚀类 型为局部腐蚀 ,失效的原因是 316L 不锈钢在服役 期间同时受到几种腐蚀的综合作用 ,这些腐蚀作用 有:1) 不锈钢焊缝的晶间腐蚀 ,2) 法兰连接处不锈钢

1 8

1 3 期 王凤平等 :316L 不锈钢法兰腐蚀失效分析与对策 ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. Fig.

4 Surface morphologies of failed flange. (a) surface morphology of the basemetal (b) surface morphology of welded seam 和导电性的非金属材料石墨相连而导致的电偶腐 蚀,3) 法兰连接处由于存在缝隙而发生的缝隙腐蚀 , 这三种腐蚀的综合作用导致了 316L 不锈钢严重的 局部腐蚀. 其中不锈钢焊缝的晶间腐蚀起主导作用.

211 不锈钢焊缝的晶间腐蚀 晶间腐蚀总是从金属表面开始 ,集中发生在金 属显微组织晶界并向金属材料内部深入 ,这类腐蚀 是一种有选择性的腐蚀破坏 ,它与一般选择性腐蚀 不同之处在于 ,腐蚀的局部性是显微尺度的 ,而宏观 上不一定是局部的. 晶间腐蚀发生以后 ,有时从外观 上不易被觉察 ,但由于晶界区因腐蚀已遭到破坏 ,晶 粒间的结合强度几乎完全丧失. 腐蚀深度较大者可 失去金属声 ,受腐蚀严重的金属甚至形成为粉末 ,从 构件上脱落下来 ,最终导致设备失效. 某厂提供的 316L 不锈钢法兰盘的焊缝处金属 在宽 2.

4 mm~4.

7 mm 范围、 2.

5 mm 深度之间完 全形成了碳状粉末 ,属于较严重的晶间腐蚀. 所以 , 对腐蚀损害件表面进行宏观观察及腐蚀形貌微观检 测可以判断 ,316L 不锈钢法兰盘的晶间腐蚀主要发 生在焊缝上 ,同时在焊缝的熔合线上伴有刀状腐蚀 , 所以焊缝金属全部受到破坏 ,靠近焊缝的不锈钢基 体也部分受到损失(如图 4b 所示) . 焊缝上的晶间腐蚀通常是在多道多层焊的情况 下出现 ,前一焊道金属受到后面焊道的热影响而处 于敏化温度区间 ,从而出现晶间贫铬而不耐腐蚀. 从图2可知 ,某厂的 316L 不锈钢法兰盘有两道焊缝 , 一处位于法兰盘对接面 ,另一处位于对接面的后侧 , 后一焊道的焊接对前一焊道的金属产生热影响 ,进 而出现晶间腐蚀.