奥氏体不锈钢腐蚀性裂缝

碱裂解的奥氏体不锈钢钢是一种环境辅助失效模式，在指定建筑材料时经常被遗忘，并不总是被考虑。这种类型的失效模式是最古老的形式之一吗应力腐蚀开裂对于钢材和日期回到早期蒸汽机车的日子，当它负责铆接锅炉的大量爆炸时。

奥氏体不锈钢的良好耐腐蚀性苛性导致了这些合金在腐蚀性服务中的许多应用。然而，在20世纪50年代，人们发现这些合金也容易发生腐蚀性开裂。这篇文章介绍了奥氏体不锈钢关于奥氏体不锈钢你需要知道的12件事)。

腐蚀性条件普遍存在

腐蚀性或强烈碱性工艺流程在许多工业中都很常见。这些条件包括浓度氢氧化钠（NaOH）或苛性钠那氢氧化钾（KOH）或腐蚀性钾肥和氢氧化钙(Ca(哦)₂）或腐蚀性石灰．

碱性大于50%的高温苛性条件存在于碱和氧化铝的生产、炼油厂、核电站、纸浆和造纸、纺织品的制造以及作为排水清洁剂。氢氧化钠广泛应用于造纸木材的制浆，是造纸中分离木质素和纤维素纤维的关键组分牛皮纸进程以及漂白制浆过程中产生的棕色纸浆。通常情况下，这些过程的pH值大于10.5。

这些应用的冶金选择是基于碱浓度，温度，腐蚀性的过程因子，以及产品纯度的必要性。对于指定的过程条件，腐蚀速率必须考虑苛性开裂的敏感性。当然，所有这些考虑都必须与潜在候选人的经济状况相权衡。例如，苛性钠可以包含在铸铁或钢管只要铁污染并不有害到最终使用。当需要更大的耐腐蚀性时，通常指定不锈钢或镍合金。

要求开裂

奥氏体不锈钢对NaOH有相当好的耐腐蚀性，浓度约为50%，温度约为93°C(199°F)。(相关阅读:为什么不锈钢耐腐蚀？)超过这个温度，奥氏体不锈钢趋向于不稳定被动这会导致严重的整体腐蚀。以上约93°C传统的不锈钢也容易产生腐蚀开裂．对于未敏化的不锈钢合金，在NaOH浓度低于15%时，金属开裂的温度要高得多。例如，在低NaOH浓度约1%的情况下，在200°C(392°F)以上会出现裂纹。在300°C(572°F)以上的温度下，裂纹可以相当迅速。敏感(碳化铬形成于晶界在所有的氢氧化钠浓度下都是最有害的。

苛性溶液在裂解行为上的氧气水平的影响尚不清楚;但对于浓缩的脱气溶液，合金的Ni含量似乎是一个关键因素。然而，对于含有的Mo含有合金，似乎与NaOH浓度的Ni含量似乎没有关系。提高NaOH燃烧溶液的抗裂性与合金中的较高的Cr和Ni含量有关。

裂解温度的刻录物的类型尚不清楚。对于水溶性水溶液，即使在沸点升高用于比较时，也可能需要裂化的温度;虽然另一项研究发现在100℃下裂解各种合金。实验变化可能是观察到的差异的来源。另一方面，发现95℃下的LiOH溶液裂纹键入316L.．

NaOH环境中的硫化物的存在将显着降低裂解至低至50℃（122°F）的温度。有人提出，易感性越大来自增加阳极溶解电流。Cl^-不会出现加重苛性开裂的情况，并可起到抑制作用。

图1所示。关于腐蚀应力腐蚀开裂的视频。

苛性裂化鉴定

确定故障的根本原因始终是一个复杂的任务，但奥氏体不锈钢的腐蚀性裂缝可以特别是这种情况。失败模式是穿晶（通过谷物）裂解，但可以根据条件转换到晶间(沿晶界)裂纹扩展，特别是在较高温度下。一种金相横截面通常揭示高度分枝的转骨裂缝。

不幸的是，裂缝形态与之相同氯应力腐蚀开裂(Cl-SCC)．（检查氯化物应力腐蚀裂纹奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂)。因此，区分这两种失效模式是非常有意义的。Cl和Na在水中的溶解度都很高;因此通常不会被发现扫描电子显微镜/能量色散x射线光谱学．工艺流的pH值有助于区分这两种机制，因为Cl-SCC在高pH值时不会发生。与Cl-SCC一样，敏化微观结构的苛性开裂也会以晶间模式传播。

腐蚀性裂缝机理不完全理解，但似乎与选择性溶解有关。在凹坑的凹坑中，通常发现富含Fe和Cr的纳米多孔层。也可以观察到莫如果存在于合金中。

防止腐蚀性开裂

当怀疑存在碱裂纹的条件或确定为根本原因时，通常选择冶金解决方案。双相不锈钢钢的两相显微组织，由铁素体和奥氏体晶粒大约50/50的混合组成。虽然总的耐腐蚀性能可能比奥氏体合金略低，但腐蚀开裂似乎不是2205,2304和2906合金的问题。合金2205已成功地使用高达60%浓度的NaOH在90°C(194°F);在140°C(284°F)下50%浓度NaOH的u型弯曲研究中发现了裂缝。

对裂缝的较高耐温性似乎是一种功能铁素体内容和应力加载。根据2304合金在白酒中170°C(338°F)下的u型弯曲试验，未观察到开裂。焊接由于平衡偏差，这些合金可能增加这些合金对苛性开裂的敏感性微观结构由焊接和焊接冷却速率的热输入引起。

具有较高Ni的合金，例如合金20cb，al-6xn，904l，800和825更耐碱腐蚀且裂纹比300系列不锈钢多。

在更恶劣的环境中，镍和镍基合金经常被指定。商业纯镍合金200和201最耐腐蚀，但合金200易受腐蚀晶间腐蚀在300°C(572°F)以上的浓碱中。合金600在空气中150-200°C(302-392°F)的热苛性中会发生苛性开裂。在脱氧条件下，裂解可能发生在较高的温度下。结果往往是多种多样的取决于测试条件。

Ni-Cu合金这种合金400和K500对腐蚀性环境具有相当的抵抗力，接近Ni-Alloy 200的抵抗力。然而，在非常高的应力和大约215°C(419°F)的高温下，这些材料可能遭受苛性开裂。

最后，添加磷酸盐以减少苛性碱量已被使用锅炉水以减少腐蚀性裂缝的潜力。