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在線客服 在我國(guó)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(qiáng)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(jié)合了鐵素體相和奧氏體不銹鋼相各自的優(yōu)點(diǎn)，具有比奧氏體不銹鋼 更高的強(qiáng)度和更優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能和抗點(diǎn)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(dāng)熱處理和現(xiàn)場(chǎng)安裝焊 接等，均會(huì)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(shí)間，還要在雙相不銹鋼產(chǎn)品的檢驗(yàn)中 進(jìn)行耐蝕性、沖擊韌性和有害沉淀相的檢驗(yàn)。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(yàn)【1、2】。有害沉淀相的檢驗(yàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)用方法是美國(guó)材料試驗(yàn)工程師 協(xié)會(huì)專門制定的檢驗(yàn)雙相不銹鋼有害沉淀相的標(biāo)準(zhǔn)ASTM A923“鍛 壓鐵素體/奧氏體不銹鋼有害沉淀相的實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)方法”【3】，耐點(diǎn)蝕的檢驗(yàn)方法則采用ASTM G48“用氯化鐵溶液進(jìn)行不銹鋼及有關(guān)合金點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕試驗(yàn)方法”中的A法【4】（其與我國(guó)GB/T17897“不銹 鋼三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法”相似），沖擊韌性的檢驗(yàn)則采用ASTM A370“鋼產(chǎn)品力學(xué)試驗(yàn)的定義和試驗(yàn)方法”【5】的規(guī)定（其與我國(guó) GB/T229:“金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法”相似）。
表 1
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材料 |
σ0.2/MPa |
σb/MPa |
δ |
CPT/℃ |
PRE |
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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(diǎn)蝕當(dāng)量系數(shù)。其均是金屬材料耐點(diǎn)蝕的相 對(duì)比較參數(shù)。
1. ASTM A923 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介
在 ASTM 923 標(biāo)準(zhǔn)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(jì)的實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)方法，方法 A 氫氧化鈉浸蝕試驗(yàn)，方法 B 沖擊韌性試驗(yàn)、方法 C 氯化鐵溶液點(diǎn)蝕試驗(yàn)。其中 ASTM A923 C 法與 ASTM G48 的 A 法、ASTM A923 B法與 ASTM A370 的沖擊試驗(yàn)方法既有相同之處，也有各自的特點(diǎn)。 ASTM A923 A 法可以作為合格材料的驗(yàn)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(yàn)的快速篩選試驗(yàn)方法，即通過方法 A 接受的樣品可以不作 B 法和 C 法試驗(yàn)。
ASTM A923 方法 B 沖擊韌性試驗(yàn)對(duì)于 UNS S32205 雙相不銹鋼 的驗(yàn)收判據(jù)是在－40℃試驗(yàn)時(shí)的 V 型缺口標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)驗(yàn)收判據(jù)
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母材金屬 |
熱影響區(qū) |
焊縫熔敷金屬 |
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≥54J |
≥54J |
≥34J |
這是因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)，在－40℃時(shí) 27J 的沖擊功不能與金屬中的有 害沉淀相關(guān)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(dāng)?shù)臎_擊功，因此在 ASTM A923 的檢驗(yàn)方法 B 法中的驗(yàn)收值 考慮了這兩方面的原因，將母材和熱影響區(qū)的驗(yàn)收值規(guī)定為 54J。另 一方面，焊縫金屬在沒有有害沉淀相時(shí)，也偶爾可能低于 54J，例如， 焊縫中有氧時(shí)，焊縫的韌性會(huì)受到很大影響，因此焊縫熔敷金屬驗(yàn)收 值在大于 27J 地基礎(chǔ)上較母材和熱影響區(qū)有所降低，規(guī)定為 34J。
對(duì)于 UNS S32205 雙相不銹鋼 ASTM A923 方法 C 氯化鐵溶液點(diǎn) 蝕試驗(yàn)的驗(yàn)收判據(jù)見下表 3：
表 3 UNS S32205 雙相不銹鋼 ASTM A923 方法 C 的驗(yàn)收判據(jù)
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取樣位置 |
試驗(yàn)溫度/℃ |
平均腐蝕速度/mg·dm-2day-1 |
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基體金屬 |
25 |
≤10 |
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熔敷金屬 |
22 |
≤10 |
在 ASTM A923 標(biāo)準(zhǔn)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(guān)，因此試驗(yàn)樣品的位置和方向應(yīng)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(yīng)取自冷卻最 慢的部分。
2. 有害沉淀相檢驗(yàn)試驗(yàn)應(yīng)注意的關(guān)鍵問題
2.1 A923 方法 C 的制樣方法 應(yīng)采用除去金屬最少的方法來(lái)制備，盡可能采用冷加工。如果采用熱加工，應(yīng)進(jìn)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(guān)部分引起試驗(yàn)腐蝕失 重造成的誤差，在最終試件磨光之前，可進(jìn)行整個(gè)試件的酸洗，但是 實(shí)際試驗(yàn)的表面的酸洗或化學(xué)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(wú)關(guān)的失重，所以可以對(duì)試件進(jìn) 行輕微倒角，但注意不應(yīng)真正去掉邊緣。
2.2 ASTM G48A 法試驗(yàn)和 ASTM A923 C 法試驗(yàn)
ASTM G48 A 法和 A 923 C 法范圍相似，他們使用的設(shè)備和過程 都相似，但在應(yīng)用不同。ASTM G 48A 描述了試驗(yàn)過程，但沒有規(guī)定 試驗(yàn)溫度、暴露時(shí)間、腐蝕評(píng)價(jià)技術(shù)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)判 據(jù)。
ASTM G48A 一個(gè)重要的不同是允許試驗(yàn)者不計(jì)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(yàn)與現(xiàn)場(chǎng) 實(shí)際平面的腐蝕誤差。但這個(gè)允許對(duì)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(huì)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(yīng)以考慮。
ASTM G48A 通常要進(jìn)行系列溫度的試驗(yàn)，試驗(yàn)的目標(biāo)是確定臨界 孔蝕溫度（CPT），因此考慮的試驗(yàn)時(shí)間和表面孔蝕的檢查方法是為 檢查細(xì)微的孔蝕萌生，在 ASTM A923 中每一種材料的唯一試驗(yàn)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(cè)量失重是為了排除目測(cè)孔 蝕定量不準(zhǔn)，易引起的懷疑和爭(zhēng)議，為了對(duì)于不同規(guī)格和形狀試件都 采用同一的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，把失重轉(zhuǎn)化為腐蝕速度。
2.3 ASTM A923 方法 B 試驗(yàn)和 ASTM A370 的沖擊試驗(yàn)方法
ASTM A923 的 B 法和常用的 ASTM A370 的沖擊試驗(yàn)方法都采 用了夏比 V 型缺口沖擊試驗(yàn)，但試驗(yàn)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(yàn)發(fā)現(xiàn)在－40℃時(shí)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(guān)，選擇沖擊功作為排除有害沉淀相的判 斷，是因?yàn)闆_擊功易于測(cè)量，測(cè)試方法成熟
ASME UHA51 和 ASTM A370 的沖擊試驗(yàn)是用來(lái)確認(rèn)其適用性 的，試驗(yàn)溫度是金屬的最小使用溫度確定，對(duì)于各臺(tái)設(shè)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(cè)量均按 ASME UHA51。
ASTM A923 方法 B 一個(gè)重要的區(qū)別是試件的表面制備。ASTM A923 方法 B 試驗(yàn)?zāi)康氖菣z測(cè)可能的沉淀相，避免對(duì)試件表面進(jìn)行了
化學(xué)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(yàn)結(jié)果沒有或減少檢測(cè)出有害沉淀相。A923 方法 B 試件邊緣應(yīng)細(xì) 磨，不能進(jìn)行化學(xué)處理。
3. 結(jié)論
a)雙相不銹鋼有害沉淀相的檢驗(yàn)十分重要不可忽視，因?yàn)橛泻Τ恋硐?會(huì)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(yàn)的經(jīng)濟(jì)方法是 ASTM A923 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 的試驗(yàn)方法及驗(yàn)收值；
c)ASTM A923 標(biāo)準(zhǔn)的 B 法是與一般壓力容器采用的 ASME UHA51 和 ASTM A370 的目的、試驗(yàn)溫度、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、試件表面要求是不同 的，要區(qū)別選用；
d)ASTM A923 標(biāo)準(zhǔn)的 C 法與常用的不銹鋼點(diǎn)蝕試驗(yàn)方法 ASTM G48A 方法在試驗(yàn)?zāi)康摹⒏g速度的計(jì)算方法、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)時(shí)間、 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方法是不同的，要注意區(qū)別處理。
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