服務(wù)熱線：雙芯可調(diào)縮孔母材的耐腐蝕性試驗(yàn)工藝詳解
2018年11月26日
滄州五森管道有限公司
石油化工用雙芯可調(diào)縮孔生產(chǎn)過程中涉及到的腐蝕介質(zhì)是很多的。我們已經(jīng)知道，不同的材料對(duì)相同的介質(zhì)，或者不同的介質(zhì)對(duì)同一種材料，其腐蝕機(jī)理和腐蝕形態(tài)是不相同的。即使同一種材料在同一介質(zhì)中，因介質(zhì)的溫度、壓力、濃度、流態(tài)等不同，其腐蝕機(jī)理和腐蝕形態(tài)也是不同的。這些因素耦合的結(jié)果導(dǎo)致了許多浩繁的材料-腐蝕環(huán)境，而這樣的每個(gè)耦合環(huán)境都需要通過試驗(yàn)來判定材料的耐蝕問題，因此可以說，這一類的試驗(yàn)方法是 浩繁的。但是，工程上要做的腐蝕試驗(yàn)并不多，而大多數(shù)的腐蝕試驗(yàn)是在試驗(yàn)研究中進(jìn)行的，或者是在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)積累的。工程設(shè)計(jì)中往往是借助于這些試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行材料選擇的，雙芯可調(diào)縮孔只有當(dāng)由于制造或施工過程中可能會(huì)引起材料耐蝕性的變化時(shí)，設(shè)計(jì)人員才可能提出做一些腐蝕試驗(yàn)。這類腐蝕試驗(yàn)主要包括晶間腐蝕試驗(yàn)和應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)兩種。
(一)晶間腐蝕試驗(yàn)
可發(fā)生晶間腐蝕的材料-環(huán)境組合在石油化工用雙芯可調(diào)縮孔生產(chǎn)中有很多，除不銹鋼外，鋁及其合金、鎳合金、鎂合金等材料在 定的腐蝕環(huán)境下都可以發(fā)生晶間腐蝕，但是工程上遇到 多的是奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題，故在此僅介紹奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕試驗(yàn)。
GB4334.1~GB4334.9標(biāo)準(zhǔn)中給出了九種不同的不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法。常用的有GB4334.1《10%草酸浸蝕試驗(yàn)方法》(俗稱C法)、GB4334.2《硫酸-硫酸鐵腐蝕試驗(yàn)方法》、GB4334.3《65%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法》(俗稱X法)、GB4334.4《硝酸-氫氟酸腐蝕試驗(yàn)方法》和GB4334.5《硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法》(俗稱L法)等五種。
具體選用何種方法一般根據(jù)需要和經(jīng)驗(yàn)確定。美國(guó)常用X法，此法能 地呈現(xiàn)高腐蝕速率，但其試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，一般為3個(gè)周期(每個(gè)周期為48小時(shí))。我國(guó)雙芯可調(diào)縮孔則常在合成尿素或60℃到沸點(diǎn)的稀硝酸介質(zhì)中才用此法。一般情況下，國(guó)內(nèi)常用L法，而C法則供其它方法篩選之用。
L法的評(píng)定方法：將腐蝕后的試樣彎曲90°，用10倍的放大鏡檢查試樣表面，若出現(xiàn)晶間腐蝕裂紋時(shí)，則再加倍取樣重試，如果其中仍有一個(gè)出現(xiàn)晶間腐蝕裂紋，則認(rèn)為該材料具有晶間腐蝕傾向。
X法的評(píng)定方法：三個(gè)周期中， 的腐蝕速率小于等于0.6mm/a時(shí)為一級(jí)，大于0.6而小于等于1mm/a時(shí)為二級(jí)，大于1mm/a而小于等于2mm/a時(shí)為三級(jí)，大于2mm/a時(shí)為四級(jí)，雙芯可調(diào)縮孔。
C法的評(píng)定方法：在150~500倍的金相顯微鏡下觀查試樣的浸蝕部位，晶界沒有腐蝕溝槽，晶粒呈臺(tái)階狀為一級(jí)。晶界有蝕溝，但沒有一個(gè)晶界被蝕溝包圍為二級(jí)。晶界有蝕溝，個(gè)別晶粒被蝕溝包圍為三級(jí)。晶界有蝕溝，大部分晶粒被蝕溝包圍為四級(jí)。級(jí)別為二、三、四級(jí)者要判斷是否需要采取其它方法進(jìn)一步檢驗(yàn)。
(二)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法
雙芯可調(diào)縮孔應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法在工程上用的并不多，只有在很 殊的場(chǎng)合才要求做，我國(guó)尚無相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行。
應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的方法有很多，各國(guó)也不統(tǒng)一，但主要可歸為以下四種：
1、恒變形法
它是用玻璃棒夾持著雙芯可調(diào)縮孔試樣，使其產(chǎn)生一定的彎曲變形，然后置于實(shí)際的腐蝕環(huán)境或模擬的腐蝕環(huán)境中，記錄試樣的斷裂時(shí)間或一定時(shí)間后的裂紋深度，通過靜力學(xué)公式推導(dǎo)出其 應(yīng)力，并根據(jù) 應(yīng)力與裂紋的深度或斷裂的時(shí)間進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，由此判其耐應(yīng)力腐蝕的性能。該方法定量化比較困難，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)不宜作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。該方法已被列入ASTM標(biāo)準(zhǔn)。
2、恒載荷法
它是對(duì)雙芯可調(diào)縮孔試件加一個(gè)已知的恒定外力，記錄它在腐蝕介質(zhì)中的斷裂時(shí)間，根據(jù)靜力學(xué)公式算出試件中的應(yīng)力值，從而建立起應(yīng)力-應(yīng)力腐蝕斷裂-時(shí)間的關(guān)系。該方法測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備價(jià)格較貴，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接用于設(shè)計(jì)。該方法已為ASTM、DIN、JIS等標(biāo)準(zhǔn)所采用。
3、恒應(yīng)變速率法
該方法是在專用的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。給雙芯可調(diào)縮孔試件加載并使其應(yīng)變速率以10-5/S~10-7/S的速度遞增。觀查它在腐蝕介質(zhì)中的斷裂時(shí)間，同時(shí)可得到相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。記錄斷裂的時(shí)間和斷裂時(shí)的 應(yīng)力及 應(yīng)變量，并使其 應(yīng)力和 應(yīng)變量與無腐蝕情況下的 應(yīng)力和 應(yīng)變量相比，以此來判斷它對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性。該方法能在短期內(nèi)作出評(píng)定，同時(shí)能得到裂紋擴(kuò)展的情況，對(duì)高載荷下的材料比較適合，但實(shí)驗(yàn)設(shè)備貴，且不能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)試樣的試驗(yàn)。此法于1997年在加拿大多倫多召開的應(yīng)力腐蝕討論會(huì)上被認(rèn)定。
4、斷裂力學(xué)法
它是通過給雙芯可調(diào)縮孔試件加一個(gè)較大的恒定載荷，并通過 殊的專用設(shè)施測(cè)定并記錄試樣在腐蝕介質(zhì)中裂紋的擴(kuò)展速率及應(yīng)力腐蝕臨界強(qiáng)度因子，利用斷裂力學(xué)理論進(jìn)行判斷和設(shè)計(jì)。該方法能夠得到有關(guān)裂紋擴(kuò)展的情況，測(cè)得的應(yīng)力腐蝕強(qiáng)度因子可直接用于設(shè)計(jì)，但測(cè)量設(shè)備 麻煩，且不能獲得裂紋初期生成的有關(guān)信息。
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