Cr25型双相不锈钢的耐腐蚀性能
赵钧良杨智豪宋洪伟方静贤
宝山钢铁股份有限公司
200940
摘要:本文简要介绍了几种Cr25型双相不锈钢的耐腐蚀性能.通过对其在各种条件下的腐蚀性能测试,证实Cr25型双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能、耐应力腐蚀性能和耐冲刷腐蚀能力.关键词:双相钢、不锈钢、腐蚀性能
TheCorrosionI沁sistanceOfCr25.Class
DuplexStainlessSteel
ZhaoJun-・Liang
Abstract:Itissimply
SongHong-Wei
BaoshanIron&SteelCO..LTD.200940
YangZhi・-Hao
FangJing-Xian
introducedthatthecorrosionresistanceofCr25・classduplexstainlesssteel.Itisproved
bythetest,itspittingcorrosionresistanceanditsstresscorrosionresistanceanditsimpingementcorrosion
resistance
are
theadvantages.
stainless
Keywords:duplexsteel
steelcorrosionresistance
1前言
Cr25型双相不锈钢是继Crl8型、Cr22型双相不锈钢后发展的新一类双相不锈钢,是在80年代后期,在以瑞典的SAF2205和美国的¥31803为为基础发展起来的双相钢不锈钢一称为超级双相不锈钢,已有SAF2507、UR52N+、Zeronl00及¥32750等牌号,它具有更高的耐腐蚀性能,它的孔蚀系数(PREN)大于40。国际上双相不锈钢广泛应用于石油化工业、运输业、纸
浆和造纸工业、建筑业等几大领域。
Cr25型双相不锈钢是由奥氏体和铁素体组成的不锈钢,铁素体含量在40 ̄60%。它兼具铁
素体钢和奥氏体钢的特性:具有较高的强度(尤其是屈服强度)和导热性,良好的加工性和焊
接性,较低的线膨胀系数和焊接热裂倾向;同时具有优良的耐应力腐蚀和腐蚀疲劳抗力¨’2’31,
是一种极具成本效益的工程材料。
国内由于起步较晚,在研究、生产和应用中也相对落后。我公司经过研究先后生产了Crl8型、Cr22型、Cr25型低氮和高氮的双相不锈钢,应用于石油化工业和造船业等领域,并一赢
以批量生产来满足市场的需求,在国内处于领先的水平。本文将介绍我公司在双相不锈钢方面的部分研究内容。2试验料的准备
我公司双相不锈钢的冶炼主要是由18吨EAF+AOD和6吨EAF+VOD来完成的:根据要求再
进行相应的电渣、锻造、热轧和制管等生产过程,来满足用户的各种要求。本研究所需的各种
试验料都是在生产过程中提取的。本文所牵涉的钢种为OOCr2小i棚。烈和OOCr25Ni7Mo—N。
双相不锈钢的铁素体含量的研究是在热轧成①60~90棒材上取样,并按要求加工成所需的
试样再进行各种热处理。
双相不锈钢的耐腐蚀性能的研究是在热轧棒材上取样,雨经过1080℃、保温60分钟、水冷的热处理;然后加工成所需的试样。
3
Cr25型双相不锈钢的耐腐蚀性能分析
3.1Cr25型双相不锈钢的耐点腐蚀性能
3.1.1测试结果
OOCr25Ni6M02N和OOCr25Ni7M04N双相不锈钢试样,在3,5%NaCI、35℃条件下,采用标准甘汞电极作为参比电极,进行测定,结果列于表1。从中可知,双相不锈钢的击破电位(Eb)和保护电位(Ep)都很高,击破电位(Eb)大于+1000mv,大大高于316L不锈钢。
采用了美国ASTM试验方法,测定了双相不锈钢在多种条件下的腐蚀情况,列于表2。
在青岛的海港挂片试验中也证实双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能,表3。
29
表1击破电位(Eb)和保护电位(Ep)
材料
00Cr2sNi7M04NOOCr25Ni6M02N
316L
击破电位(Eb),mv
>+1000+1050+260
保护电位(Ep),my
+950+950
.50
表2不同条件下双相不锈钢的耐腐蚀情况
钢
种
试验条件
6%FeCl3溶液、35'C、24hr、PH=I.2
损重率mg/dm2・天
00Cr25NiTM04N
7.680
0.8306%FeCl3溶液、25。C、24hr、PH=I.2
表3海港挂片试验结果
T曲le3Resultofmarinecorrosiontest
标准
ASTMA923.Ol
材料
00Cr2sNi6M02N
304L
结
有很浅蚀斑印,但测不出腐蚀深度。经一个月全浸后取出检验,己腐蚀穿孔。
果
经过二年半的海水全浸后,仅在个别藤壶粘着处下有浅蚀斑;人工缝隙处仅见
3.1.2分析
,.
双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能是与其它双相不锈钢的性能一致的u1,这是因双相
不锈钢的特性决定的。因为对于不锈钢的耐点腐蚀能力,目前一般用孔蚀指数(PRE)比“’来表
示:
PRE=%Cr+3.3%Mo+16%NPRE=%Cr+3.3%Mo+30%N
…………………………………………
双相不锈钢奥氏体不锈钢
孔蚀指数(PRE)数值越大,耐点腐蚀能力越强。表4是几种不锈钢材料的孔蚀指数(PRE)值,表明三种双相不锈钢孑L蚀指数大于36,大大高于一般几种不锈钢。它的耐点腐蚀能力也将大大优于一般几种不锈钢。
另外,从表1的击破电位(Eb)和保护电位(Ep)也同样能说明问题,因为击破电位(Eb)是金属开
始产生点蚀的电位值;而保护电位(Ep)是金属完全不产生点蚀的电位界限,亦即金属电位低予
保护电位时不会发生点蚀,即使存在点蚀坑也会被重新钝化。双相不锈钢的击破电位(Eb)大于+1000mv,保护电位(Ep)大于+900my,也比其它的不锈钢高很多,所以双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能。
表4几种不锈钢利料的孔蚀指数
Table4
PREofsix
tvDes
ofstainlesssteel
316LfI
1925PRE值ll
3.2Cr25型舣相不锈钢的耐冲刷腐蚀性能
304
材料
317L
oocr2sNi6M%N
l
00Cr2sNi7M04N
42
30
l
37
3.2.1测试结果
在CF-97型冲刷腐蚀试验机上,利用青岛天然海水作为介质,’在不同的流速下,30±2℃,
为期10天的双相不锈钢、紫铜、镍黄铜等的磨损腐蚀试验,试件的尺寸为3×25试结果见表5。
表5不同材料的磨损腐蚀测试结果
Table5
00Cr24N
Resultofunifo丌ncorrosionandcontactcorrosion
X
75mm,测
6M02NB10镍黄铜
腐蚀速度(g,m2.hr)
0.020290.059680.04390.295960.061540.15344
TUP紫铜
腐蚀速度(g/m2.hr)
0.066840.237330.384890.37209
海水流速(m/s)
O1.53.O
腐蚀速度(g/m2.h0
0.00067O水・0.000392O,001670.000092O.O00254
腐蚀率(mm/a)
7.5×10‘5
腐蚀率(mm/a)
2.0×10。25.8×10‘24.3X10-22.90X10‘15.9X10‘21.50X10’1
腐蚀率
(mm/a)
6.8×10。2
O¨c
4.42×10-41.89×10’31.03X1042.87×10—
2.33×1o.‘3.78X10。1
3.65×104‘4.86×10’o5.48x10‘
3.0(3%0砂)+
5.07.0
0.49433
0.55812
・砂粒直径为12肚180目
¨
因腐蚀量很小,且表面形成难以清洗的膜层,此流速时腐蚀失重为负值,故取为O
30
3.2.2分析,
双相不锈钢与其它不锈钢一样,耐腐蚀是依赖于其表面的钝化保护膜。双相不锈钢因含有较高的铬、镍、钼、氮等元素,使其钝化保护膜的铬、镍、钼、氮等元素也较高,并且十分致密,所以有良好的耐腐蚀。在流动的海水条件下。由于海水的作用,化保护膜不断地被损耗和腐蚀,但因双相不锈钢具有很高的击破电位(Eb)和保护电位(Ep),海水中的氧又能自动而迅速的修补被损耗的钝化保护膜,从而使它一直具有很好的钝化保护膜,增强了其耐冲刷腐蚀能力。
3.3Cr25型双相不锈钢的耐应力腐蚀性能
3.3。1试验结果
表6是00ChNif;llo。N双相不锈钢和317L奥氏体不锈钢在介质为429甜19C1。,143"C条件
表6耐应力腐蚀开裂试验结果
材料
00Cr24Ni6M02N
317L
试验应力值
300MPa180MPa
断裂时间160小时未裂.29小时断裂
下测得的耐应力腐蚀开裂试验结果。
从以上两表中可以看出,双相不锈钢比其它几种不锈钢材料的耐应力腐蚀都好。
3.3.2分析
双相不锈钢在正常情况的组织中有a铁素体相和Y奥氏体相,并各占约50%。这样在应力作用下,当在a铁索体相产生裂纹和传波到Y奥氏体相时,其裂纹尖端形变带的应力会因形变能大的Y奥氏体相而被缓和,即Y奥氏体相起到了抑制和延缓裂纹的作用H1;同时双相不.锈钢的强度比一般不锈钢高一倍右左,可以承受更高的应力,这样双相不锈钢具有了比一般不锈钢更好的耐应力腐蚀能力。
4结论
经过以上的试验的分析,可以得出以下的结论:
1)双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能。
2)双相不锈钢因其钝化保护膜具有自行修复能力,在流动的或静止的酸性介质中都具有良
好的耐冲刷腐蚀能力。
3双相不锈钢具有优良的耐应力腐蚀性能。参考文献
fl】王jjI仁,姚烨,刘玉梅等
V01.22,No.1Jan.2001
“新型海水管系材料HDR双相不锈钢的腐蚀和电化学性能”《腐蚀与防护》,
5~8
100-232
f2】吴玖等
《双相不锈钢》北京冶金工业出版社2002
【3】Jean-PierreAudouard{2003年北京国际双相不锈钢大会论文集》北京中国特殊钢企业协会不钢分会
2003.10
P235—259
【4】4袁宝林料】1984
“双相不锈钢中(a+Y)组织对氢脆和应力腐蚀开裂敏感性的影响”【上海钢铁研究所内部资
【5】陆唑英,张廷凯,杨长强等
《不锈钢》北京‘原予能出版社1998556—567
Cr25型双相不锈钢的耐腐蚀性能
赵钧良杨智豪宋洪伟方静贤
宝山钢铁股份有限公司
200940
摘要:本文简要介绍了几种Cr25型双相不锈钢的耐腐蚀性能.通过对其在各种条件下的腐蚀性能测试,证实Cr25型双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能、耐应力腐蚀性能和耐冲刷腐蚀能力.关键词:双相钢、不锈钢、腐蚀性能
TheCorrosionI沁sistanceOfCr25.Class
DuplexStainlessSteel
ZhaoJun-・Liang
Abstract:Itissimply
SongHong-Wei
BaoshanIron&SteelCO..LTD.200940
YangZhi・-Hao
FangJing-Xian
introducedthatthecorrosionresistanceofCr25・classduplexstainlesssteel.Itisproved
bythetest,itspittingcorrosionresistanceanditsstresscorrosionresistanceanditsimpingementcorrosion
resistance
are
theadvantages.
stainless
Keywords:duplexsteel
steelcorrosionresistance
1前言
Cr25型双相不锈钢是继Crl8型、Cr22型双相不锈钢后发展的新一类双相不锈钢,是在80年代后期,在以瑞典的SAF2205和美国的¥31803为为基础发展起来的双相钢不锈钢一称为超级双相不锈钢,已有SAF2507、UR52N+、Zeronl00及¥32750等牌号,它具有更高的耐腐蚀性能,它的孔蚀系数(PREN)大于40。国际上双相不锈钢广泛应用于石油化工业、运输业、纸
浆和造纸工业、建筑业等几大领域。
Cr25型双相不锈钢是由奥氏体和铁素体组成的不锈钢,铁素体含量在40 ̄60%。它兼具铁
素体钢和奥氏体钢的特性:具有较高的强度(尤其是屈服强度)和导热性,良好的加工性和焊
接性,较低的线膨胀系数和焊接热裂倾向;同时具有优良的耐应力腐蚀和腐蚀疲劳抗力¨’2’31,
是一种极具成本效益的工程材料。
国内由于起步较晚,在研究、生产和应用中也相对落后。我公司经过研究先后生产了Crl8型、Cr22型、Cr25型低氮和高氮的双相不锈钢,应用于石油化工业和造船业等领域,并一赢
以批量生产来满足市场的需求,在国内处于领先的水平。本文将介绍我公司在双相不锈钢方面的部分研究内容。2试验料的准备
我公司双相不锈钢的冶炼主要是由18吨EAF+AOD和6吨EAF+VOD来完成的:根据要求再
进行相应的电渣、锻造、热轧和制管等生产过程,来满足用户的各种要求。本研究所需的各种
试验料都是在生产过程中提取的。本文所牵涉的钢种为OOCr2小i棚。烈和OOCr25Ni7Mo—N。
双相不锈钢的铁素体含量的研究是在热轧成①60~90棒材上取样,并按要求加工成所需的
试样再进行各种热处理。
双相不锈钢的耐腐蚀性能的研究是在热轧棒材上取样,雨经过1080℃、保温60分钟、水冷的热处理;然后加工成所需的试样。
3
Cr25型双相不锈钢的耐腐蚀性能分析
3.1Cr25型双相不锈钢的耐点腐蚀性能
3.1.1测试结果
OOCr25Ni6M02N和OOCr25Ni7M04N双相不锈钢试样,在3,5%NaCI、35℃条件下,采用标准甘汞电极作为参比电极,进行测定,结果列于表1。从中可知,双相不锈钢的击破电位(Eb)和保护电位(Ep)都很高,击破电位(Eb)大于+1000mv,大大高于316L不锈钢。
采用了美国ASTM试验方法,测定了双相不锈钢在多种条件下的腐蚀情况,列于表2。
在青岛的海港挂片试验中也证实双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能,表3。
29
表1击破电位(Eb)和保护电位(Ep)
材料
00Cr2sNi7M04NOOCr25Ni6M02N
316L
击破电位(Eb),mv
>+1000+1050+260
保护电位(Ep),my
+950+950
.50
表2不同条件下双相不锈钢的耐腐蚀情况
钢
种
试验条件
6%FeCl3溶液、35'C、24hr、PH=I.2
损重率mg/dm2・天
00Cr25NiTM04N
7.680
0.8306%FeCl3溶液、25。C、24hr、PH=I.2
表3海港挂片试验结果
T曲le3Resultofmarinecorrosiontest
标准
ASTMA923.Ol
材料
00Cr2sNi6M02N
304L
结
有很浅蚀斑印,但测不出腐蚀深度。经一个月全浸后取出检验,己腐蚀穿孔。
果
经过二年半的海水全浸后,仅在个别藤壶粘着处下有浅蚀斑;人工缝隙处仅见
3.1.2分析
,.
双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能是与其它双相不锈钢的性能一致的u1,这是因双相
不锈钢的特性决定的。因为对于不锈钢的耐点腐蚀能力,目前一般用孔蚀指数(PRE)比“’来表
示:
PRE=%Cr+3.3%Mo+16%NPRE=%Cr+3.3%Mo+30%N
…………………………………………
双相不锈钢奥氏体不锈钢
孔蚀指数(PRE)数值越大,耐点腐蚀能力越强。表4是几种不锈钢材料的孔蚀指数(PRE)值,表明三种双相不锈钢孑L蚀指数大于36,大大高于一般几种不锈钢。它的耐点腐蚀能力也将大大优于一般几种不锈钢。
另外,从表1的击破电位(Eb)和保护电位(Ep)也同样能说明问题,因为击破电位(Eb)是金属开
始产生点蚀的电位值;而保护电位(Ep)是金属完全不产生点蚀的电位界限,亦即金属电位低予
保护电位时不会发生点蚀,即使存在点蚀坑也会被重新钝化。双相不锈钢的击破电位(Eb)大于+1000mv,保护电位(Ep)大于+900my,也比其它的不锈钢高很多,所以双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能。
表4几种不锈钢利料的孔蚀指数
Table4
PREofsix
tvDes
ofstainlesssteel
316LfI
1925PRE值ll
3.2Cr25型舣相不锈钢的耐冲刷腐蚀性能
304
材料
317L
oocr2sNi6M%N
l
00Cr2sNi7M04N
42
30
l
37
3.2.1测试结果
在CF-97型冲刷腐蚀试验机上,利用青岛天然海水作为介质,’在不同的流速下,30±2℃,
为期10天的双相不锈钢、紫铜、镍黄铜等的磨损腐蚀试验,试件的尺寸为3×25试结果见表5。
表5不同材料的磨损腐蚀测试结果
Table5
00Cr24N
Resultofunifo丌ncorrosionandcontactcorrosion
X
75mm,测
6M02NB10镍黄铜
腐蚀速度(g,m2.hr)
0.020290.059680.04390.295960.061540.15344
TUP紫铜
腐蚀速度(g/m2.hr)
0.066840.237330.384890.37209
海水流速(m/s)
O1.53.O
腐蚀速度(g/m2.h0
0.00067O水・0.000392O,001670.000092O.O00254
腐蚀率(mm/a)
7.5×10‘5
腐蚀率(mm/a)
2.0×10。25.8×10‘24.3X10-22.90X10‘15.9X10‘21.50X10’1
腐蚀率
(mm/a)
6.8×10。2
O¨c
4.42×10-41.89×10’31.03X1042.87×10—
2.33×1o.‘3.78X10。1
3.65×104‘4.86×10’o5.48x10‘
3.0(3%0砂)+
5.07.0
0.49433
0.55812
・砂粒直径为12肚180目
¨
因腐蚀量很小,且表面形成难以清洗的膜层,此流速时腐蚀失重为负值,故取为O
30
3.2.2分析,
双相不锈钢与其它不锈钢一样,耐腐蚀是依赖于其表面的钝化保护膜。双相不锈钢因含有较高的铬、镍、钼、氮等元素,使其钝化保护膜的铬、镍、钼、氮等元素也较高,并且十分致密,所以有良好的耐腐蚀。在流动的海水条件下。由于海水的作用,化保护膜不断地被损耗和腐蚀,但因双相不锈钢具有很高的击破电位(Eb)和保护电位(Ep),海水中的氧又能自动而迅速的修补被损耗的钝化保护膜,从而使它一直具有很好的钝化保护膜,增强了其耐冲刷腐蚀能力。
3.3Cr25型双相不锈钢的耐应力腐蚀性能
3.3。1试验结果
表6是00ChNif;llo。N双相不锈钢和317L奥氏体不锈钢在介质为429甜19C1。,143"C条件
表6耐应力腐蚀开裂试验结果
材料
00Cr24Ni6M02N
317L
试验应力值
300MPa180MPa
断裂时间160小时未裂.29小时断裂
下测得的耐应力腐蚀开裂试验结果。
从以上两表中可以看出,双相不锈钢比其它几种不锈钢材料的耐应力腐蚀都好。
3.3.2分析
双相不锈钢在正常情况的组织中有a铁素体相和Y奥氏体相,并各占约50%。这样在应力作用下,当在a铁索体相产生裂纹和传波到Y奥氏体相时,其裂纹尖端形变带的应力会因形变能大的Y奥氏体相而被缓和,即Y奥氏体相起到了抑制和延缓裂纹的作用H1;同时双相不.锈钢的强度比一般不锈钢高一倍右左,可以承受更高的应力,这样双相不锈钢具有了比一般不锈钢更好的耐应力腐蚀能力。
4结论
经过以上的试验的分析,可以得出以下的结论:
1)双相不锈钢具有优良的耐点腐蚀性能。
2)双相不锈钢因其钝化保护膜具有自行修复能力,在流动的或静止的酸性介质中都具有良
好的耐冲刷腐蚀能力。
3双相不锈钢具有优良的耐应力腐蚀性能。参考文献
fl】王jjI仁,姚烨,刘玉梅等
V01.22,No.1Jan.2001
“新型海水管系材料HDR双相不锈钢的腐蚀和电化学性能”《腐蚀与防护》,
5~8
100-232
f2】吴玖等
《双相不锈钢》北京冶金工业出版社2002
【3】Jean-PierreAudouard{2003年北京国际双相不锈钢大会论文集》北京中国特殊钢企业协会不钢分会
2003.10
P235—259
【4】4袁宝林料】1984
“双相不锈钢中(a+Y)组织对氢脆和应力腐蚀开裂敏感性的影响”【上海钢铁研究所内部资
【5】陆唑英,张廷凯,杨长强等
《不锈钢》北京‘原予能出版社1998556—567