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不鏽鋼儲罐裂紋開裂區域EDS分析

作者:鎮田機械 时间:2019-04-02 17:27
不鏽鋼儲罐裂紋開裂區域EDS分析 通過前一節的分析可知儲罐上的裂纹主要以穿晶模式萌生,以穿晶沿晶相混合的模式 扩展,这说明在服役期间奥氏体晶界的强度和耐蚀性未发生明显的降低。不 信息摘要:

不鏽鋼儲罐裂紋開裂區域EDS分析

通過前一節的分析可知儲罐上的裂纹主要以穿晶模式萌生,以穿晶沿晶相混合的模式 扩展,这说明在服役期间奥氏体晶界的强度和耐蚀性未发生明显的降低。不锈钢 基体组织中Cr元素的含量是影响奥氏体耐蚀性的主要因素,S和P元素的含量 也是影响裂纹是否以沿晶模式萌生扩展的主要因素之一。当S和P在晶界富集时, 即使Cr含量很高,裂纹仍会以沿晶模式扩展。因此为确定合金元素分布对应力 腐蚀裂纹萌生和扩展的影响,选取分支裂纹区域进行EDS分析,研宄裂纹分支 各微区域的化学成分。

不鏽鋼儲罐裂纹周围组织成分EDS分析结果如图3-5和表3-1所示。图3-5中点1位于 裂纹扩展路径上,由EDS分析结果可见,该点化学成分与奥氏体母材基体位置 (点5)的合金元素含量相比,Cr元素和Ni元素的质量分数都有明显的下降, 而O元素质量分数较高,这说明在裂纹处发生了严重的腐蚀氧化。点2和点3 位于裂纹分岔的路径上,这些条状白色相由裂纹向外延伸,而并未发生真正的开 裂,其化学成分中也含有少量的O元素,结合相关文献所述[3,8],可以推断这些 白色区域已发生阳极反应生成了 O-和OH-,使金属发生轻微的腐蚀。结合点1 和点5的元素含量分析结果,可以发现裂纹在开裂之前便已经发生了氧化,在这 些被氧化的区域内金属强度必将明显下降,在应力的作用下容易发生裂纹的开裂 和扩展。

根据图3-6和表3-2所示的裂纹尖端EDS分析结果可知,部分裂纹尖端Cr 元素和Ni元素含量有较明显的降低。研宄表明这是由于在氧化膜中,Fe离子的 扩散速率比Cr离子的扩散速率大得多,因而氧化膜是由Fe离子向外扩散而O 离子向内扩散形成的[58],这就使裂纹尖端在氧化过程中,在氧化膜内部富Cr (主 要成分为FeCr2O4)而在氧化膜外部富Fe (主要成分为Fe3O4) [59],造成裂纹尖 端区域Cr含量的降低。由于在不锈钢中Cr能吸收Fe原子的电子,使Fe钝化, 提高铁基固溶体的电极电位,显著提高不锈钢的抗氧化、抗硫化及抗酸碱腐蚀性 能。所以随着Cr元素含量的降低,奥氏体不锈钢基体的耐蚀性将会明显下降,在腐蚀介质和应力的作用下,应力腐蚀裂纹倾向于沿Cr元素含量较低的方向扩展。

不鏽鋼儲罐裂紋開裂區域EDS分析

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圖3-5腐蝕裂紋試樣上裂紋分支的SEM照片及元素分布

表3-1腐蝕裂紋試樣上分支裂紋區域EDS分析結果

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