奥氏体-铁素体双相不锈钢(DSS)被广泛用于化学加工行业,包括要利用碱性硫化物溶液的工艺流程。最常见的利用碱性硫化物溶液的工艺包括用于加工氧化铝矿的改良拜耳法、用于重水生产的Girdler硫化物处理法、处理酸性杂质(诸如硫化氢和硫醇)的碳氢化合物处理法以及用于硫酸盐纸浆加工的造纸机中的各种化学处理。在上述使用环境下,与传统的奥氏体不锈钢相比,奥氏体-铁素体双相不锈钢具有更加优异的机械性能和耐腐蚀性能;然而,现场和实验室试验表明,在某些情况下,双相不锈钢可能会表现出与环境因素相关的开裂(EAC),其中包括应力腐蚀开裂(SCC)和氢脆(HE)。
美国佐治亚技术学院材料科学和工程设计院的研究人员对2205双相不锈钢的氢脆行为进行了研究。2205的典型化学成分如下表所示:
UNS号 |
C(≤) |
Si(≤) |
Mn(≤) |
P(≤) |
S(≤) |
Cr |
Ni |
Mo |
N |
Fe |
S31803 |
0.030 |
1.0 |
2.0 |
0.03 |
0.02 |
22.0 |
5.5 |
3.0 |
0.15 |
余量 |
对2205双相不锈钢在碱性硫化物溶液中氢脆的研究表明:
经电化学测定发现,往碱性溶液中添加硫化物,会使得ECORR向阴极电位低的方向移动;
室温下,在碱性硫化物溶液(3.75MNaOH+0.64MNa2S)中,至少要18天之后氢渗透到2205DSS中的极化电势可达-1500mVSCE;
室温下,在碱性硫化物溶液中,当施加的电势低于-1200mVSCE时,2205DSS的维氏显微硬度显著增加;
根据热力学计算和断口形貌金相学研究结果可以发现,在碱性硫化物溶液中,在-1100mVSCE时,由于阳极溶解和吸氢的发生,2205DSS会出现与环境因素相关的的开裂;
室温下,在碱性硫化物溶液中发生阳极极化时,与奥氏体相相比,铁素体相对氢脆更为敏感;
在工业处理过程中,当双相不锈钢与更为活泼的金属如碳钢或低合金钢可能形成电偶腐蚀时,应特别加以小心。(余冶)