一種奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，其特征在于，包括：步驟1、檢測奧氏體鋼制彎頭固溶處理后各處晶粒尺寸的大小；步驟2、通過對直管試樣整體熱處理的方式，制造出涵蓋上述奧氏體鋼制彎頭的晶粒度范圍的模擬試樣；步驟3、用所述的模擬試樣進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)，檢測模擬試樣的晶間腐蝕性能，得到模擬試樣的晶間腐蝕敏感性；步驟4、通過分析模擬試樣的晶間腐蝕敏感性及其與晶粒尺寸的關(guān)系，確定奧氏體鋼制彎頭固溶處理以后的晶間腐蝕敏感性。通過此評價方法可以得到奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性準(zhǔn)確認(rèn)識，提高了部件的安全性和可靠性。
【專利說明】
一種奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 晶間腐蝕敏感性是奧氏體不銹鋼材料的一種重要特性，一旦材料發(fā)生晶間腐蝕， 材料強(qiáng)度幾乎完全消失，材料部件失效，會引發(fā)事故，造成巨大損失。所以對不銹鋼晶間腐 蝕敏感性研究，具有重要意義。
[0003] 目前晶間腐蝕的機(jī)理主要有"貧鉻理論"和"晶間區(qū)偏析雜質(zhì)或第二相選擇性溶解 理論"。"貧鉻理論"認(rèn)為，奧氏體不銹鋼材料敏化處理過程中，C和Cr、Fe等元素在晶界附近 形成(Cr、Fe) 23C6型碳化物，導(dǎo)致晶界兩側(cè)產(chǎn)生貧鉻區(qū)，晶粒和晶界構(gòu)成活性-鈍態(tài)的微電偶 結(jié)構(gòu)，從而形成晶間腐蝕。而"晶間區(qū)偏析雜質(zhì)或第二相選擇性溶解理論"認(rèn)為晶界上析出 TcMf(FeCr金屬間化合物），或是有雜質(zhì)(如P、Si等)偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇 性溶解，以致發(fā)生晶間腐蝕。"貧鉻理論"和"晶間區(qū)偏析雜質(zhì)或第二相選擇性溶解理論"不 是互相矛盾的，而是互相補(bǔ)充的。
[0004] 奧氏體不銹鋼由于具有良好的綜合性能，被用來制造電站鍋爐的過熱器和再熱 器。過熱器和再熱器中彎頭數(shù)量較多，按照ASME PG-19標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)變大于15%或高溫應(yīng)變 大于10%的奧氏體鋼制彎頭需要固溶處理，彎頭的固溶處理參數(shù)與原料鋼管相同，通常為 1180°CX20分鐘水冷。
[0005] 冷彎彎頭在固溶處理時，同一彎頭各區(qū)域因變形量不同，發(fā)生再結(jié)晶的驅(qū)動力不 同。大于臨界變形度的區(qū)域形成新的不同尺寸的再結(jié)晶晶粒;小于臨界變形度的區(qū)域不發(fā) 生再結(jié)晶，原始晶粒繼續(xù)長大。固溶后的彎頭處于局部晶粒均勻，相鄰區(qū)域晶粒尺寸存在較 大差異的混合狀態(tài)。由于晶粒尺寸的變化，固溶后的彎頭是否比直管對晶間腐蝕敏感，成為 鍋爐制造商和電廠用戶高度關(guān)注的問題。
[0006] 而根據(jù)GB/T4334-2008要求，目前原材料的晶間腐蝕主要針對直管和板材，選取標(biāo) 準(zhǔn)試樣進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)，由于彎頭沒法截取標(biāo)準(zhǔn)試樣，所以目前沒有有效方法對彎頭的 晶間腐蝕敏感性進(jìn)行評價。
[0007] 查閱目前公開發(fā)表的文獻(xiàn)資料和專利，未見奧氏體不銹鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性 評價方法的相關(guān)研究報道，而奧氏體不銹鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性對部件的安全使用具有 至關(guān)重要的作用，因此本發(fā)明解決了對奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性進(jìn)行評價的問題， 對材料的性能分析工作有著重要的改進(jìn)作用和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，以解決對 奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性進(jìn)行評價的問題。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方 法，其特征在于，包括：
[0010] 步驟1、檢測奧氏體鋼制彎頭固溶處理后各處晶粒尺寸的大??；
[0011] 步驟2、通過對直管試樣整體熱處理的方式，制造出涵蓋上述奧氏體鋼制彎頭的晶 粒度范圍的模擬試樣；
[0012] 步驟3、用所述的模擬試樣進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)，檢測模擬試樣的晶間腐蝕性能，得 到模擬試樣的晶間腐蝕敏感性；
[0013] 步驟4、通過分析模擬試樣的晶間腐蝕敏感性及其與晶粒尺寸的關(guān)系，確定奧氏體 鋼制彎頭固溶處理以后的晶間腐蝕敏感性。
[0014] 進(jìn)一步地，所述的步驟2中的直管試樣與奧氏體鋼制彎頭的材料相同。
[0015] 進(jìn)一步地，所述的步驟4中的奧氏體鋼制彎頭固溶處理以后的晶間腐蝕敏感性的 確定方法為:若直管模擬試樣沒有晶間腐蝕傾向，由奧氏體鋼制彎頭固溶處理以后也沒有 晶間腐蝕傾向；若直管模擬試樣有晶間腐蝕傾向，由奧氏體鋼制彎頭固溶處理以后也有晶 間腐蝕傾向。
[0016] 進(jìn)一步地，所述的步驟1中奧氏體鋼制彎頭固溶處理后各處包括受拉側(cè)、受壓側(cè)和 中性區(qū)域中的至少一處。
[0017] 進(jìn)一步地，所述的步驟3中采用的晶間腐蝕性能檢測方法為GB/T4334-2008中的E 法不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法。
[0018] 進(jìn)一步地，所述的步驟2中的熱處理方法為在1000-1500°C保溫5-30min。
[0019] 本發(fā)明的奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法適用于奧氏體不銹鋼制彎 頭。奧氏體鋼制彎頭由于其形狀問題，沒法截取標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)。為了評價彎頭 晶間腐蝕敏感性，提高部件可靠性和使用壽命，本發(fā)明提供了一種評價彎頭晶間腐蝕敏感 性的試驗(yàn)方法，獲取奧氏體鋼制彎頭對于晶間腐蝕敏感性數(shù)據(jù)。
[0020] 本發(fā)明依據(jù)的原理為:在相同條件下，晶間腐蝕敏感性與晶間尺寸之間的對應(yīng)關(guān) 系。目前，針對這種關(guān)系主要有兩種觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)為晶粒尺寸增大，晶界面積減小，晶間腐 蝕速率減小，晶間腐蝕敏感性降低。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，晶粒尺寸增大，晶界總面積減小，單位 面積上析出的M 23C6等類型的碳化物數(shù)量增多，晶間腐蝕敏感性增加。總之，在相同的條件 下，晶間腐蝕敏感性與晶粒尺寸存在相對應(yīng)關(guān)系。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 通過本發(fā)明的評價方法可以得到奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性準(zhǔn)確認(rèn)識，提高 了部件的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為TP347HFG奧氏體不銹鋼彎頭分區(qū)示意圖；
[0024]圖2為1區(qū)中性面處金相組織照片(X100,晶粒度7級）；
[0025]圖3為9區(qū)外壁處金相組織照片(X100,晶粒度3級）；
[0026]圖4為13區(qū)內(nèi)壁處金相組織照片(X100,晶粒度7-6級）；
[0027]圖5為X#中間位置金相組織照片(X100,晶粒度4-5級）；
[0028]圖6為B#中間位置金相組織照片(X100,晶粒度3-4級）；
[0029]圖7為熱處理制備的直管試樣的晶間腐蝕結(jié)果圖；圖中，（a)為直管外壁試樣晶間 腐蝕后形貌圖；（b)為直管中間試樣晶間腐蝕后形貌圖；（c)為直管內(nèi)壁試樣晶間腐蝕后形 貌圖；
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0031] 實(shí)施例
[0032] 一種對于原材料沒有晶間腐蝕傾向的TP347HFG奧氏體不銹鋼彎頭的晶間腐蝕敏 感性的評價方法，具體步驟為：
[0033] 1、對TP347HFG奧氏體不銹鋼彎頭進(jìn)行分區(qū)，如圖1所示，檢測奧氏體鋼制彎頭固溶 處理后各處晶粒尺寸的大小，如表1所示，其中1區(qū)中性面處金相組織照片如圖2所示，9區(qū)外 壁處金相組織照片如圖3所示，13區(qū)內(nèi)壁處金相組織照片如圖4所示。
[0034]從表1可知，彎頭固溶處理后受拉側(cè)、受壓側(cè)各處晶粒度發(fā)生不同程度的長大，整 體晶粒度范圍在3~7級。
[0035]表1模擬彎頭晶粒度測試結(jié)果
[0037] 2、取與TP347HFG奧氏體不銹鋼彎頭相同材料的直管試樣，通過對直管試樣整體熱 處理的方式，制造出涵蓋上述奧氏體鋼制彎頭的晶粒度范圍的模擬試樣，采取的熱處理方 案及熱處理后直管試樣的晶粒度如表2所示。
[0038] 表2不同熱處理方案及其結(jié)果
[0041] 從表2可見，表中列出的試樣晶粒度范圍為2~8級，涵蓋了彎頭固溶處理后各處的 晶粒尺寸。其中X#中間位置金相組織照片如圖5所示，B#中間位置金相組織照片如圖6所示。 [0042] 3、用所述的模擬試樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)晶間腐蝕試驗(yàn)(本試驗(yàn)采用的為GB/T4334-2008中 的E法不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法），檢測模擬試樣的晶間腐蝕性能，得到模擬試樣的 晶間腐蝕敏感性。對熱處理制備的直管試樣分別取外壁、中間和內(nèi)壁三個位置進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)晶 間腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。
[0043] 4、通過分析模擬試樣的晶間腐蝕敏感性及其與晶粒尺寸的關(guān)系，確定奧氏體鋼制 彎頭固溶處理以后的晶間腐蝕敏感性：
[0044] 從圖7可以看出，熱處理制備的直管試樣均沒有晶間腐蝕傾向?？傊?，可以得到結(jié) 論為：由于直管模擬試樣的晶粒度范圍涵蓋了上述TP347HFG奧氏體不銹鋼彎頭固溶處理以 后的的晶粒度，若直管模擬試樣無晶間腐蝕傾向，可以用直管模擬試樣表征同批材料所制 彎頭固溶后的晶間腐蝕傾向，即直管模擬試樣沒有晶間腐蝕傾向，由直管彎制的彎頭固溶 處理以后也沒有晶間腐蝕傾向。可見，使用本發(fā)明評價方法，可以得到彎頭晶間腐蝕敏感 性，達(dá)到發(fā)明的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，其特征在于，包括： 步驟1、檢測奧氏體鋼制彎頭固溶處理后各處晶粒尺寸的大??； 步驟2、通過對直管試樣整體熱處理的方式，制造出涵蓋上述奧氏體鋼制彎頭的晶粒度 范圍的模擬試樣； 步驟3、用所述的模擬試樣進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)，檢測模擬試樣的晶間腐蝕性能，得到模 擬試樣的晶間腐蝕敏感性； 步驟4、通過分析模擬試樣的晶間腐蝕敏感性及其與晶粒尺寸的關(guān)系，確定奧氏體鋼制 彎頭固溶處理以后的晶間腐蝕敏感性。2. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，其特征在于，所述 的步驟2中的直管試樣與奧氏體鋼制彎頭的材料相同。3. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，其特征在于，所述 的步驟4中的奧氏體鋼制彎頭固溶處理以后的晶間腐蝕敏感性的確定方法為:若直管模擬 試樣沒有晶間腐蝕傾向，由奧氏體鋼制彎頭固溶處理以后也沒有晶間腐蝕傾向；若直管模 擬試樣有晶間腐蝕傾向，由奧氏體鋼制彎頭固溶處理以后也有晶間腐蝕傾向。4. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，其特征在于，所述 的步驟1中奧氏體鋼制彎頭固溶處理后各處包括受拉側(cè)、受壓側(cè)和中性區(qū)域中的至少一處。5. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，其特征在于，所述 的步驟3中采用的晶間腐蝕性能檢測方法為GB/T4334-2008中的E法不銹鋼硫酸-硫酸銅腐 蝕試驗(yàn)方法。6. 如權(quán)利要求1所述的奧氏體鋼制彎頭晶間腐蝕敏感性的評價方法，其特征在于，所述 的步驟2中的熱處理方法為在1000-1500°(：保溫5-301^11。
【文檔編號】G01N17/00GK106053322SQ201610327516
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】李強(qiáng), 王炯祥, 金用強(qiáng), 王建泳
【申請人】上海鍋爐廠有限公司