316不锈钢管需要经过固溶处理,将之前加工过程中产生或沉淀的合金碳化物重新溶解到奥氏体中,以获得单一的奥氏体结构,从而确保材料具有良好的机械性能和耐腐蚀性,并完全消除应力和冷加工硬化。但在500~850℃温度范围内,奥氏体不锈钢晶界易析出碳化铬。在金属制造和使用过程中,该温度范围内的任何暴露或热位移都可能使管道敏感。那么,既然有害,为什么要对316不锈钢管进行敏化处理呢?
一、为什么要对316不锈钢管进行敏化处理
316L不锈钢是一种亚稳态奥氏体不锈钢,当处于固溶状态下,316L不锈钢属于奥氏体组织,而奥氏体不锈钢属于易变冷变形的钢种,当其采用冷变形工艺进行加工时,可以提高316L不锈钢的硬度和强度,保持其韧性和塑性,使其在大气条件下具有良好的耐腐蚀性。
但奥氏体不锈钢在敏化温度范围内容易产生晶间腐蚀敏感性。如果不进行敏化处理,就无法显现316L不锈钢的晶间腐蚀敏感性,也无法检测是否会发生晶间腐蚀。
而敏化用于测量奥氏体不锈钢的晶界腐蚀倾向。焊接、消除应力和热成型等常见做法可使不锈钢管达到敏化温度范围。固溶退火热处理可以很容易地逆转碳化铬的形成。ASTM A262中标准中概述的试验方法已用于检测不锈钢管中晶间侵入的敏感性。
产生晶间腐蚀敏感性所需的时间和温度取决于材料中的合金成分,特别是碳含量。下图显示了不同碳含量的不锈钢的时间-温度敏化曲线。
二、对316不锈钢管进行敏化处理的作用
通过三种方式与316不锈钢管一起使用,以尽量减少IGA的影响。通过加热至碳化物溶解温度并消除贫铬区,可对敏化材料进行固溶退火。然后在敏化温度范围内快速冷却,将碳储存在溶液中。建议的固溶退火温度取决于合金。通常在1050~1150℃范围内进行,然后迅速冷却。
此外,通过将碳含量降低到0.030%以下,也可以实现对IGA的耐受性。304L和316L等低碳不锈钢设计用于在典型焊接操作期间抵抗敏化,但它们不会在使用的临界温度范围内长时间暴露在敏化剂中。更耐腐蚀的不锈钢产品,如904L钢管,碳含量非常低,对IGA的敏感性通常不是问题。
添加稳定元素如Ti、Nb(CB)和TA也可以提高灵敏度,尤其是在关键使用范围内的长期暴露。在787~1232℃的温度范围内,这些稳定元素倾向于形成比碳化铬更稳定的碳化物。因此,由于合金在高温下冷却,以及碳和稳定元素的结合,在500~850℃的低敏感温度范围内不能进行碳化铬沉淀。
以上内容就是为什么要对316不锈钢管进行敏化处理。敏化处理是检测不锈钢晶间腐蚀倾向的一种手段。然而,在一些特殊应用中,为了更严格地评估材料的晶间腐蚀性,316不锈钢管的敏化系统在一些标准中更为严格。根据未来工件的温度、材料的碳含量以及是否含有铝,采用不同的敏化系统。有些还可以控制敏化处理的上升和冷却速度。因此,在确定不锈钢制品管之间的腐蚀趋势时,应注意敏化系统。