一种奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法
【专利摘要】本发明提供了一种奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，其特征在于，包括：步骤1、检测奥氏体钢制弯头固溶处理后各处晶粒尺寸的大小；步骤2、通过对直管试样整体热处理的方式，制造出涵盖上述奥氏体钢制弯头的晶粒度范围的模拟试样；步骤3、用所述的模拟试样进行晶间腐蚀试验，检测模拟试样的晶间腐蚀性能，得到模拟试样的晶间腐蚀敏感性；步骤4、通过分析模拟试样的晶间腐蚀敏感性及其与晶粒尺寸的关系，确定奥氏体钢制弯头固溶处理以后的晶间腐蚀敏感性。通过此评价方法可以得到奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性准确认识，提高了部件的安全性和可靠性。
【专利说明】
一种奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法。
【背景技术】
[0002] 晶间腐蚀敏感性是奥氏体不锈钢材料的一种重要特性，一旦材料发生晶间腐蚀， 材料强度几乎完全消失，材料部件失效，会引发事故，造成巨大损失。所以对不锈钢晶间腐 蚀敏感性研究，具有重要意义。
[0003] 目前晶间腐蚀的机理主要有"贫铬理论"和"晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解 理论"。"贫铬理论"认为，奥氏体不锈钢材料敏化处理过程中，C和Cr、Fe等元素在晶界附近 形成(Cr、Fe) 23C6型碳化物，导致晶界两侧产生贫铬区，晶粒和晶界构成活性-钝态的微电偶 结构，从而形成晶间腐蚀。而"晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论"认为晶界上析出 TcMf(FeCr金属间化合物），或是有杂质(如P、Si等)偏析，在强氧化性介质中便会发生选择 性溶解，以致发生晶间腐蚀。"贫铬理论"和"晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论"不 是互相矛盾的，而是互相补充的。
[0004] 奥氏体不锈钢由于具有良好的综合性能，被用来制造电站锅炉的过热器和再热 器。过热器和再热器中弯头数量较多，按照ASME PG-19标准要求应变大于15%或高温应变 大于10%的奥氏体钢制弯头需要固溶处理，弯头的固溶处理参数与原料钢管相同，通常为 1180°CX20分钟水冷。
[0005] 冷弯弯头在固溶处理时，同一弯头各区域因变形量不同，发生再结晶的驱动力不 同。大于临界变形度的区域形成新的不同尺寸的再结晶晶粒;小于临界变形度的区域不发 生再结晶，原始晶粒继续长大。固溶后的弯头处于局部晶粒均匀，相邻区域晶粒尺寸存在较 大差异的混合状态。由于晶粒尺寸的变化，固溶后的弯头是否比直管对晶间腐蚀敏感，成为 锅炉制造商和电厂用户高度关注的问题。
[0006] 而根据GB/T4334-2008要求，目前原材料的晶间腐蚀主要针对直管和板材，选取标 准试样进行晶间腐蚀试验，由于弯头没法截取标准试样，所以目前没有有效方法对弯头的 晶间腐蚀敏感性进行评价。
[0007] 查阅目前公开发表的文献资料和专利，未见奥氏体不锈钢制弯头晶间腐蚀敏感性 评价方法的相关研究报道，而奥氏体不锈钢制弯头晶间腐蚀敏感性对部件的安全使用具有 至关重要的作用，因此本发明解决了对奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性进行评价的问题， 对材料的性能分析工作有着重要的改进作用和现实意义。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，以解决对 奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性进行评价的问题。
[0009] 为了达到上述目的，本发明提供了一种奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方 法，其特征在于，包括：
[0010] 步骤1、检测奥氏体钢制弯头固溶处理后各处晶粒尺寸的大小；
[0011] 步骤2、通过对直管试样整体热处理的方式，制造出涵盖上述奥氏体钢制弯头的晶 粒度范围的模拟试样；
[0012] 步骤3、用所述的模拟试样进行晶间腐蚀试验，检测模拟试样的晶间腐蚀性能，得 到模拟试样的晶间腐蚀敏感性；
[0013] 步骤4、通过分析模拟试样的晶间腐蚀敏感性及其与晶粒尺寸的关系，确定奥氏体 钢制弯头固溶处理以后的晶间腐蚀敏感性。
[0014] 进一步地，所述的步骤2中的直管试样与奥氏体钢制弯头的材料相同。
[0015] 进一步地，所述的步骤4中的奥氏体钢制弯头固溶处理以后的晶间腐蚀敏感性的 确定方法为:若直管模拟试样没有晶间腐蚀倾向，由奥氏体钢制弯头固溶处理以后也没有 晶间腐蚀倾向；若直管模拟试样有晶间腐蚀倾向，由奥氏体钢制弯头固溶处理以后也有晶 间腐蚀倾向。
[0016] 进一步地，所述的步骤1中奥氏体钢制弯头固溶处理后各处包括受拉侧、受压侧和 中性区域中的至少一处。
[0017] 进一步地，所述的步骤3中采用的晶间腐蚀性能检测方法为GB/T4334-2008中的E 法不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法。
[0018] 进一步地，所述的步骤2中的热处理方法为在1000-1500°C保温5-30min。
[0019] 本发明的奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法适用于奥氏体不锈钢制弯 头。奥氏体钢制弯头由于其形状问题，没法截取标准试样进行晶间腐蚀试验。为了评价弯头 晶间腐蚀敏感性，提高部件可靠性和使用寿命，本发明提供了一种评价弯头晶间腐蚀敏感 性的试验方法，获取奥氏体钢制弯头对于晶间腐蚀敏感性数据。
[0020] 本发明依据的原理为:在相同条件下，晶间腐蚀敏感性与晶间尺寸之间的对应关 系。目前，针对这种关系主要有两种观点，一种观点为晶粒尺寸增大，晶界面积减小，晶间腐 蚀速率减小，晶间腐蚀敏感性降低。另一种观点认为，晶粒尺寸增大，晶界总面积减小，单位 面积上析出的M 23C6等类型的碳化物数量增多，晶间腐蚀敏感性增加。总之，在相同的条件 下，晶间腐蚀敏感性与晶粒尺寸存在相对应关系。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022] 通过本发明的评价方法可以得到奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性准确认识，提高 了部件的安全性和可靠性。
【附图说明】
[0023] 图1为TP347HFG奥氏体不锈钢弯头分区示意图；
[0024]图2为1区中性面处金相组织照片(X100,晶粒度7级）；
[0025]图3为9区外壁处金相组织照片(X100,晶粒度3级）；
[0026]图4为13区内壁处金相组织照片(X100,晶粒度7-6级）；
[0027]图5为X#中间位置金相组织照片(X100,晶粒度4-5级）；
[0028]图6为B#中间位置金相组织照片(X100,晶粒度3-4级）；
[0029]图7为热处理制备的直管试样的晶间腐蚀结果图；图中，（a)为直管外壁试样晶间 腐蚀后形貌图；（b)为直管中间试样晶间腐蚀后形貌图；（c)为直管内壁试样晶间腐蚀后形 貌图；
【具体实施方式】
[0030] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0031] 实施例
[0032] 一种对于原材料没有晶间腐蚀倾向的TP347HFG奥氏体不锈钢弯头的晶间腐蚀敏 感性的评价方法，具体步骤为：
[0033] 1、对TP347HFG奥氏体不锈钢弯头进行分区，如图1所示，检测奥氏体钢制弯头固溶 处理后各处晶粒尺寸的大小，如表1所示，其中1区中性面处金相组织照片如图2所示，9区外 壁处金相组织照片如图3所示，13区内壁处金相组织照片如图4所示。
[0034]从表1可知，弯头固溶处理后受拉侧、受压侧各处晶粒度发生不同程度的长大，整 体晶粒度范围在3~7级。
[0035]表1模拟弯头晶粒度测试结果
[0037] 2、取与TP347HFG奥氏体不锈钢弯头相同材料的直管试样，通过对直管试样整体热 处理的方式，制造出涵盖上述奥氏体钢制弯头的晶粒度范围的模拟试样，采取的热处理方 案及热处理后直管试样的晶粒度如表2所示。
[0038] 表2不同热处理方案及其结果
[0041] 从表2可见，表中列出的试样晶粒度范围为2~8级，涵盖了弯头固溶处理后各处的 晶粒尺寸。其中X#中间位置金相组织照片如图5所示，B#中间位置金相组织照片如图6所示。 [0042] 3、用所述的模拟试样进行标准晶间腐蚀试验(本试验采用的为GB/T4334-2008中 的E法不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法），检测模拟试样的晶间腐蚀性能，得到模拟试样的 晶间腐蚀敏感性。对热处理制备的直管试样分别取外壁、中间和内壁三个位置进行标准晶 间腐蚀试验，试验结果如图7所示。
[0043] 4、通过分析模拟试样的晶间腐蚀敏感性及其与晶粒尺寸的关系，确定奥氏体钢制 弯头固溶处理以后的晶间腐蚀敏感性：
[0044] 从图7可以看出，热处理制备的直管试样均没有晶间腐蚀倾向。总之，可以得到结 论为：由于直管模拟试样的晶粒度范围涵盖了上述TP347HFG奥氏体不锈钢弯头固溶处理以 后的的晶粒度，若直管模拟试样无晶间腐蚀倾向，可以用直管模拟试样表征同批材料所制 弯头固溶后的晶间腐蚀倾向，即直管模拟试样没有晶间腐蚀倾向，由直管弯制的弯头固溶 处理以后也没有晶间腐蚀倾向。可见，使用本发明评价方法，可以得到弯头晶间腐蚀敏感 性，达到发明的目的。
【主权项】
1. 一种奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，其特征在于，包括： 步骤1、检测奥氏体钢制弯头固溶处理后各处晶粒尺寸的大小； 步骤2、通过对直管试样整体热处理的方式，制造出涵盖上述奥氏体钢制弯头的晶粒度 范围的模拟试样； 步骤3、用所述的模拟试样进行晶间腐蚀试验，检测模拟试样的晶间腐蚀性能，得到模 拟试样的晶间腐蚀敏感性； 步骤4、通过分析模拟试样的晶间腐蚀敏感性及其与晶粒尺寸的关系，确定奥氏体钢制 弯头固溶处理以后的晶间腐蚀敏感性。2. 如权利要求1所述的奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，其特征在于，所述 的步骤2中的直管试样与奥氏体钢制弯头的材料相同。3. 如权利要求1所述的奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，其特征在于，所述 的步骤4中的奥氏体钢制弯头固溶处理以后的晶间腐蚀敏感性的确定方法为:若直管模拟 试样没有晶间腐蚀倾向，由奥氏体钢制弯头固溶处理以后也没有晶间腐蚀倾向；若直管模 拟试样有晶间腐蚀倾向，由奥氏体钢制弯头固溶处理以后也有晶间腐蚀倾向。4. 如权利要求1所述的奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，其特征在于，所述 的步骤1中奥氏体钢制弯头固溶处理后各处包括受拉侧、受压侧和中性区域中的至少一处。5. 如权利要求1所述的奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，其特征在于，所述 的步骤3中采用的晶间腐蚀性能检测方法为GB/T4334-2008中的E法不锈钢硫酸-硫酸铜腐 蚀试验方法。6. 如权利要求1所述的奥氏体钢制弯头晶间腐蚀敏感性的评价方法，其特征在于，所述 的步骤2中的热处理方法为在1000-1500°(：保温5-301^11。
【文档编号】G01N17/00GK106053322SQ201610327516
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】李强, 王炯祥, 金用强, 王建泳
【申请人】上海锅炉厂有限公司