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在線客服 在我國西氣東輸主力氣田――克拉 2 氣田的天然氣內(nèi)部集輸工 程中，采用了 UNS S32205 雙相不銹鋼, 其優(yōu)良的耐蝕性能、高強度 和高韌性是選用 UNS S32205 雙相不銹鋼的主要原因。
雙相不銹鋼是鐵素體相和奧氏體相大約各占 50％的不銹鋼，其 結合了鐵素體相和奧氏體不銹鋼相各自的優(yōu)點，具有比奧氏體不銹鋼 更高的強度和更優(yōu)良的耐應力腐蝕開裂性能和抗點蝕的能力（見表 1）、優(yōu)良的抗晶間腐蝕能力。但制造中的不適當熱處理和現(xiàn)場安裝焊 接等，均會使雙相不銹鋼產(chǎn)生有害沉淀相σ相，降低雙相不銹鋼的韌 性和耐蝕性，因此，除在熱處理和焊接中要控制雙相不銹鋼在敏感溫 度（320～955℃）的累積停留時間，還要在雙相不銹鋼產(chǎn)品的檢驗中 進行耐蝕性、沖擊韌性和有害沉淀相的檢驗。而有害沉淀相又直接影 響雙相不銹鋼的耐蝕性和沖擊韌性，因此其是最為重要的雙相不銹鋼 的檢驗【1、2】。有害沉淀相的檢驗經(jīng)濟實用方法是美國材料試驗工程師 協(xié)會專門制定的檢驗雙相不銹鋼有害沉淀相的標準ASTM A923“鍛 壓鐵素體/奧氏體不銹鋼有害沉淀相的實驗室檢驗方法”【3】，耐點蝕的檢驗方法則采用ASTM G48“用氯化鐵溶液進行不銹鋼及有關合金點蝕和縫隙腐蝕試驗方法”中的A法【4】（其與我國GB/T17897“不銹 鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法”相似），沖擊韌性的檢驗則采用ASTM A370“鋼產(chǎn)品力學試驗的定義和試驗方法”【5】的規(guī)定（其與我國 GB/T229:“金屬夏比缺口沖擊試驗方法”相似）。
表 1
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材料 |
σ0.2/MPa |
σb/MPa |
δ |
CPT/℃ |
PRE |
|
316L |
310 |
350 |
54 |
30 |
26 |
|
2205 |
450 |
620 |
25 |
45 |
35 |
上表中 CPT 是臨界孔蝕溫度，PRE 為點蝕當量系數(shù)。其均是金屬材料耐點蝕的相 對比較參數(shù)。
1. ASTM A923 標準簡介
在 ASTM 923 標準中，規(guī)定了經(jīng)固溶處理的雙相不銹鋼有害沉 淀相三種經(jīng)濟的實驗室檢驗方法，方法 A 氫氧化鈉浸蝕試驗，方法 B 沖擊韌性試驗、方法 C 氯化鐵溶液點蝕試驗。其中 ASTM A923 C 法與 ASTM G48 的 A 法、ASTM A923 B法與 ASTM A370 的沖擊試驗方法既有相同之處，也有各自的特點。 ASTM A923 A 法可以作為合格材料的驗收判據(jù)，而不能作為判 廢材料的依據(jù)，其是 B 法和 C 法試驗的快速篩選試驗方法，即通過方法 A 接受的樣品可以不作 B 法和 C 法試驗。
ASTM A923 方法 B 沖擊韌性試驗對于 UNS S32205 雙相不銹鋼 的驗收判據(jù)是在－40℃試驗時的 V 型缺口標準試件，平均沖擊功要求 見下表 2：
表2 UNS S32205 雙相不銹鋼方法 B 沖擊韌性試驗驗收判據(jù)
|
母材金屬 |
熱影響區(qū) |
焊縫熔敷金屬 |
|
≥54J |
≥54J |
≥34J |
這是因為研究發(fā)現(xiàn)，在－40℃時 27J 的沖擊功不能與金屬中的有 害沉淀相關聯(lián)，且雙相不銹鋼的鋼板在明顯存在有害沉淀相后，也可 能有相當?shù)臎_擊功，因此在 ASTM A923 的檢驗方法 B 法中的驗收值 考慮了這兩方面的原因，將母材和熱影響區(qū)的驗收值規(guī)定為 54J。另 一方面，焊縫金屬在沒有有害沉淀相時，也偶爾可能低于 54J，例如， 焊縫中有氧時，焊縫的韌性會受到很大影響，因此焊縫熔敷金屬驗收 值在大于 27J 地基礎上較母材和熱影響區(qū)有所降低，規(guī)定為 34J。
對于 UNS S32205 雙相不銹鋼 ASTM A923 方法 C 氯化鐵溶液點 蝕試驗的驗收判據(jù)見下表 3：
表 3 UNS S32205 雙相不銹鋼 ASTM A923 方法 C 的驗收判據(jù)
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取樣位置 |
試驗溫度/℃ |
平均腐蝕速度/mg·dm-2day-1 |
|
基體金屬 |
25 |
≤10 |
|
熔敷金屬 |
22 |
≤10 |
在 ASTM A923 標準中指出了取樣的要求，由于雙相不銹鋼有害 沉淀相與溫度和冷卻速度有關，因此試驗樣品的位置和方向應選擇為 最易于生成有害沉淀相的部分，如普通的熱處理樣品就應取自冷卻最 慢的部分。
2. 有害沉淀相檢驗試驗應注意的關鍵問題
2.1 A923 方法 C 的制樣方法 應采用除去金屬最少的方法來制備，盡可能采用冷加工。如果采用熱加工，應進一步打磨或冷切除所有熱加工影響的材料。為避免焊縫/熱影響區(qū)試件受熱氧化色相關部分引起試驗腐蝕失 重造成的誤差，在最終試件磨光之前，可進行整個試件的酸洗，但是 實際試驗的表面的酸洗或化學處理后的磨削，以使試件表面保留有害 沉淀相。
如果試件的橫切面邊緣已磨光，允許留下試件酸洗狀態(tài)的焊縫表面。
由于邊緣的毛刺要引起與沉淀相無關的失重，所以可以對試件進 行輕微倒角，但注意不應真正去掉邊緣。
2.2 ASTM G48A 法試驗和 ASTM A923 C 法試驗
ASTM G48 A 法和 A 923 C 法范圍相似，他們使用的設備和過程 都相似，但在應用不同。ASTM G 48A 描述了試驗過程，但沒有規(guī)定 試驗溫度、暴露時間、腐蝕評價技術和驗收標準，而 ASTM A 923 C 法規(guī)定了這些內(nèi)容，特別是提供了雙相不銹鋼有害沉淀相的標準判 據(jù)。
ASTM G48A 一個重要的不同是允許試驗者不計試件邊緣的腐蝕， 這有利于排除試件的邊緣幾何形狀與平面不一致產(chǎn)生的試驗與現(xiàn)場 實際平面的腐蝕誤差。但這個允許對于使用該方法證明雙相不銹鋼有 害沉淀相的存在是不合適的。有害沉淀相未必會發(fā)生在金屬表面或焊 縫面，但可能發(fā)生在金屬的內(nèi)部，因此試件邊緣的腐蝕代表了樣品部分金屬內(nèi)部有害沉淀相的腐蝕，應以考慮。
ASTM G48A 通常要進行系列溫度的試驗，試驗的目標是確定臨界 孔蝕溫度（CPT），因此考慮的試驗時間和表面孔蝕的檢查方法是為 檢查細微的孔蝕萌生，在 ASTM A923 中每一種材料的唯一試驗溫度 選擇為沒有沉淀相則低于金屬臨界孔蝕溫度，如有沉淀相則高于材料 臨界孔蝕溫度，則孔蝕明顯，易于發(fā)現(xiàn)。測量失重是為了排除目測孔 蝕定量不準，易引起的懷疑和爭議，為了對于不同規(guī)格和形狀試件都 采用同一的驗收標準，把失重轉化為腐蝕速度。
2.3 ASTM A923 方法 B 試驗和 ASTM A370 的沖擊試驗方法
ASTM A923 的 B 法和常用的 ASTM A370 的沖擊試驗方法都采 用了夏比 V 型缺口沖擊試驗，但試驗的目的不同，ASTM A923 的 B 法是為了排除雙相不銹鋼軋制品熱處理產(chǎn)生的有害沉淀相。
通過試驗發(fā)現(xiàn)在－40℃時平均沖擊功 54J 是和金相中發(fā)現(xiàn)有害沉 淀相、腐蝕失重增加緊密相關，選擇沖擊功作為排除有害沉淀相的判 斷，是因為沖擊功易于測量，測試方法成熟
ASME UHA51 和 ASTM A370 的沖擊試驗是用來確認其適用性 的，試驗溫度是金屬的最小使用溫度確定，對于各臺設備都可能不同。 適用于所有部分包括基體金屬、焊縫金屬和熱影響區(qū)。試件數(shù)量、沖 擊功、剪切面積的測量均按 ASME UHA51。
ASTM A923 方法 B 一個重要的區(qū)別是試件的表面制備。ASTM A923 方法 B 試驗目的是檢測可能的沉淀相，避免對試件表面進行了
化學處理（酸洗或鈍化），可能減少沉淀相在表面的暴露，因而引起 試驗結果沒有或減少檢測出有害沉淀相。A923 方法 B 試件邊緣應細 磨，不能進行化學處理。
3. 結論
a)雙相不銹鋼有害沉淀相的檢驗十分重要不可忽視，因為有害沉淀相 會影響雙相不銹鋼的低溫沖擊韌性和耐蝕性，尤其是耐蝕性的影響十 分顯著；
b)雙相不銹鋼有害沉淀相的檢驗的經(jīng)濟方法是 ASTM A923 標準規(guī)定 的試驗方法及驗收值；
c)ASTM A923 標準的 B 法是與一般壓力容器采用的 ASME UHA51 和 ASTM A370 的目的、試驗溫度、驗收標準、試件表面要求是不同 的，要區(qū)別選用；
d)ASTM A923 標準的 C 法與常用的不銹鋼點蝕試驗方法 ASTM G48A 方法在試驗目的、腐蝕速度的計算方法、試驗溫度、試驗時間、 驗收標準等方法是不同的，要注意區(qū)別處理。
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