So sánh ăn mòn giữa các hạt và khả năng chống ăn mòn: Thép không gỉ SUS321

Ăn mòn giữa các hạt là gì?

Trong đánh giá hiệu suất của thép không gỉ, khả năng chống ăn mòn giữa các hạt là một phần quan trọng của khả năng chống ăn mòn tổng thể và thường quyết định độ tin cậy-lâu dài trong điều kiện-nhiệt độ cao và dịch vụ ăn mòn. Ăn mòn giữa các hạt tấn công vào ranh giới hạt hơn là vào bên trong hạt. Nguyên nhân là do sự suy giảm crom ở các ranh giới: khi thép không gỉ austenit được giữ ở phạm vi nhiệt độ nhạy cảm là 450-850 C - chẳng hạn như trong quá trình hàn hoặc khi hàn -ở nhiệt độ cao-trong thời gian dài, cacbon - khuếch tán đến các ranh giới và kết tủa dưới dạng cacbua giàu crom-loại Cr23C6. Các vùng nghèo crom{14}}gần với kết tủa mất đi tính thụ động, tạo ra sự khác biệt về điện hóa với phần bên trong hạt và gây ra sự ăn mòn tế bào vi mô. Trong trường hợp nghiêm trọng, vật liệu mất đi độ bền và có thể giòn hoặc thủng mà không thấy rõ bề mặt bị hư hại. Các loại không ổn định như 304 đặc biệt dễ bị tổn thương vì chúng chỉ dựa vào giới hạn carbon là 0,08%.

Tại sao SUS321 chống lại sự nhạy cảm

SUS321 là tên gọi JIS G4303/G4304 của cấp độ austenit ổn định- bằng titan, tương đương với UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) và GB 06Cr18Ni11Ti. Hàm lượng titan của nó ít nhất gấp năm lần hàm lượng carbon (Ti Lớn hơn hoặc bằng 5 x C). Do titan có ái lực với cacbon mạnh hơn crom nên cacbua titan (TiC) được hình thành tốt hơn và crom vẫn ở dạng dung dịch rắn nên Cr23C6 không thể kết tủa ở ranh giới hạt. Điều này ngăn chặn sự suy giảm crom và loại bỏ động lực ăn mòn giữa các hạt. Trong phạm vi nhạy cảm - chẳng hạn như dịch vụ dài hạn ở 650 C - SUS321 giúp giảm hơn 90% nguy cơ ăn mòn giữa các hạt so với 304 không ổn định, đó là lý do tại sao nó được chỉ định cho các kết cấu hàn và thiết bị tiếp xúc với phạm vi nhạy cảm.

So sánh thử nghiệm ASTM A262

ASTM A262 xác định các phương pháp tiêu chuẩn để phát hiện khả năng bị tấn công giữa các hạt. Bảng tóm tắt các kết quả điển hình đối với vật liệu-được xử lý bằng dung dịch và vật liệu nhạy cảm.

Phương pháp thử nghiệm (ASTM A262)	SUS321 (giải pháp{1}}đã được xử lý)	304 (giải pháp{1}}đã được xử lý)	304 (nhạy cảm)
Thực hành khắc axit oxalic -	Không có-tấn công ranh giới hạt	Không có-tấn công ranh giới hạt	Tấn công ranh giới hạt{0}}được nối mạng
Thực hành E - axit sulfuric-đồng sunfat	Không có xu hướng ăn mòn giữa các hạt	Không có xu hướng	Ăn mòn giữa các hạt nghiêm trọng

Khả năng chống ăn mòn tổng thể của SUS321

Ngoài sự ăn mòn giữa các hạt, SUS321 còn mang lại khả năng chống ăn mòn tổng thể-cân bằng tốt. Trong axit nitric có nồng độ lên tới khoảng 65 phần trăm ở nhiệt độ phòng, trong các axit hữu cơ như axit axetic và trong dung dịch muối trung tính như natri clorua, hành vi ăn mòn đồng đều của nó tương tự như 304 và vượt trội hơn so với các loại ferritic 400-. Trong nước có nhiệt độ cao, chẳng hạn như nước có áp suất 300 C, độ ổn định của màng oxit titan mang lại khả năng chống chịu tốt hơn một chút so với 304, hỗ trợ việc sử dụng nó trong đường ống hơi cho các nhà máy điện hạt nhân. Đối với hiện tượng ăn mòn rỗ và kẽ hở, điện thế rỗ Eb thấp hơn khoảng +0.35 V so với SCE - so với molypden-mang 316L ở khoảng +0.5 V - vì vậy trong môi trường có nồng độ clorua trên khoảng 300 ppm, nên xem xét bảo vệ ca-tốt hoặc xử lý bề mặt. Trong môi trường oxy hóa ở 600-850 C, SUS321 tạo thành màng oxit crom dày đặc và chống lại sự đóng cặn tốt hơn 304, được đánh giá ở khoảng 750 C; điều này phù hợp với ống bức xạ lò sưởi và thiết bị xử lý nhiệt.

Kịch bản ứng dụng

Kịch bản	Nguy cơ ăn mòn giữa các hạt	Ưu điểm của SUS321	Rủi ro với các lựa chọn thay thế không ổn định
Đường ống hàn hóa chất	Cao (vùng ảnh hưởng nhiệt{0}}mối hàn)	Ổn định bằng titan ngăn chặn sự ăn mòn giữa các hạt sau{0}}mối hàn	304 có thể bị nứt và thủng sau khi hàn
Các bộ phận có nhiệt độ-cao chẳng hạn như ống lò	Cao (nhiệt độ nhạy cảm lâu dài)	TiC giữ ranh giới hạt miễn dịch	304 có thể bị giòn sau-sử dụng lâu dài
bình chứa clorua trung bình	Trung bình	Chống ăn mòn cân bằng, tiết kiệm hơn 316L	Thép ferritic 430 có thể dễ bị rỉ sét
Thiết bị sản xuất axit nitric	Thấp (môi trường{0}không nhạy cảm)	Khả năng chống ăn mòn đồng đều tương tự như 304	Chi phí cao hơn mà không có thêm lợi ích

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Sự khác biệt giữa ăn mòn giữa các hạt và ăn mòn chung là gì?

A: Sự ăn mòn nói chung tấn công toàn bộ bề mặt tiếp xúc một cách đồng đều; Ăn mòn giữa các hạt chỉ tấn công các ranh giới hạt, bị suy yếu do cạn kiệt crom và có thể gây ra hư hỏng đột ngột mà ít mất đi kim loại.

Hỏi: Tại sao titan được thêm vào SUS321?

Trả lời: Titan, với hàm lượng carbon tối thiểu gấp năm lần, tạo thành cacbua titan ổn định và ngăn chặn sự kết tủa cacbua crom ở ranh giới hạt, giữ crom trong dung dịch rắn và duy trì khả năng chống ăn mòn.

Hỏi: Phạm vi nhiệt độ nhạy cảm là gì?

Đáp: Khoảng 450-850 C. Tiếp xúc trong phạm vi này, trong quá trình hàn hoặc sử dụng, làm cho crom cacbua kết tủa ở ranh giới hạt ở các loại austenit không ổn định hoặc có hàm lượng cacbon cao.

Hỏi: Độ nhạy ăn mòn giữa các hạt được kiểm tra như thế nào?

Đáp: Các phương pháp tiêu chuẩn ASTM A262 được sử dụng, bao gồm thử nghiệm ăn mòn axit oxalic (Thực hành A) và thử nghiệm đồng sunfat-axit sulfuric (Thực hành E); cả hai đều phân biệt vật liệu nhạy cảm với vật liệu được xử lý bằng dung dịch.

Hỏi: SUS321 có chống ăn mòn tốt hơn 316L không?

Đáp: Không có khả năng chống rỗ: SUS321 không có molypden nên khả năng chống rỗ của nó (khoảng +0.35 V so với SCE) thấp hơn 316L (khoảng +0.5 V). SUS321 giành chiến thắng trong khả năng chống ăn mòn giữa các hạt sau khi tiếp xúc với-nhiệt độ cao và thường tiết kiệm hơn.

Câu hỏi thường gặp

Q1. Nguyên nhân gây ra sự ăn mòn giữa các hạt?
Sự suy giảm crom ở các ranh giới hạt: trong phạm vi nhạy cảm là 450-850 C, cacbon kết tủa dưới dạng cacbua Cr23C6 giàu crom- và các vùng nghèo crom sẽ mất tính thụ động và gây ra sự ăn mòn tế bào vi mô.

Q2. Các chỉ định tương đương của SUS321 là gì?
UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) và GB 06Cr18Ni11Ti, theo JIS G4303/G4304.

Q3. SUS321 chống ăn mòn nói chung như thế nào?
Tương tự như 304 trong axit nitric với nồng độ lên tới khoảng 65 phần trăm ở nhiệt độ phòng, trong các axit hữu cơ như axit axetic và trong dung dịch muối trung tính, đồng thời tốt hơn một chút so với 304 trong nước có nhiệt độ-cao chẳng hạn như nước có áp suất 300 C.

Q4. SUS321 hoạt động như thế nào trong môi trường oxy hóa ở nhiệt độ cao?
Nó tạo thành một màng oxit crom dày đặc ở nhiệt độ 600-850 C và chống đóng cặn tốt hơn 304, được đánh giá ở khoảng 750 C, phù hợp với các ống tỏa nhiệt-của lò nung và các thiết bị xử lý nhiệt.

Q5. Khả năng chống rỗ của SUS321 là gì?
Thế năng rỗ Eb vào khoảng +0.35 V so với SCE, thấp hơn molypden-mang 316L ở khoảng +0.5 V; trên khoảng 300 ppm clorua, nên xem xét bảo vệ ca-tốt hoặc xử lý bề mặt.