Sammenligning mellom granulær korrosjon og korrosjonsbestandighet: SUS321 rustfritt stål

Hva er intergranulær korrosjon?

I ytelsesevalueringen av rustfritt stål er intergranulær korrosjonsmotstand en sentral underavdeling av total korrosjonsmotstand og avgjør ofte langsiktig-pålitelighet ved høy-temperatur og korrosiv drift. Intergranulær korrosjon angriper korngrensene i stedet for korninteriøret. Det er forårsaket av kromutarming ved grensene: når austenittisk rustfritt stål holdes i sensibiliseringstemperaturområdet 450-850 C -, for eksempel under sveising eller lang-høy-temperaturtjeneste -, diffunderer karbon til grensene til{1}karbium og utfelling{1} av karbonriket3} Cr23C6 type. De krom{14}}utarmede sonene ved siden av utfellingene mister sin passivitet, og skaper elektrokjemiske potensialforskjeller med kornets indre og driver mikrocellekorrosjon. I alvorlige tilfeller mister materialet styrke og kan sprø eller perforere uten synlig overflateskade. Ustabiliserte kvaliteter som 304 er spesielt sårbare fordi de bare er avhengige av en karbongrense på 0,08 prosent.

Hvorfor SUS321 motstår sensibilisering

SUS321 er JIS G4303/G4304-betegnelsen for titan-stabilisert austenittisk kvalitet, tilsvarende UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) og GB 06Cr18Ni11Ti. Titaninnholdet er minst fem ganger karboninnholdet (Ti større enn eller lik 5 x C). Fordi titan har en sterkere affinitet for karbon enn krom, dannes titankarbid (TiC) fortrinnsvis og krom forblir i fast løsning, så Cr23C6 kan ikke utfelles ved korngrensene. Dette undertrykker kromutarming og eliminerer drivkraften for intergranulær korrosjon. I sensibiliseringsområdet - for eksempel lang-service ved 650 C - reduserer SUS321 risikoen for intergranulær korrosjon med mer enn 90 prosent sammenlignet med ustabilisert 304, som er grunnen til at den er spesifisert for sveisede strukturer og utstyr som er utsatt for sensibiliseringsområdet.

ASTM A262 testsammenligning

ASTM A262 definerer standard praksis for å oppdage mottakelighet for intergranulært angrep. Tabellen oppsummerer typiske resultater for -løsningsbehandlet og sensibilisert materiale.

Testmetode (ASTM A262)	SUS321 (løsning-behandlet)	304 (løsning-behandlet)	304 (sensibilisert)
Øv A - oksalsyre ets	Ingen korn-grenseangrep	Ingen korn-grenseangrep	Nettverksbasert korn-grenseangrep
Øv E - svovelsyre-kobbersulfat	Ingen intergranulær korrosjonstendens	Ingen tendens	Alvorlig intergranulær korrosjon

Samlet korrosjonsbestandighet for SUS321

Utover intergranulær korrosjon tilbyr SUS321 en godt-balansert generell korrosjonsmotstand. I salpetersyre opp til ca. 65 prosent konsentrasjon ved romtemperatur, i organiske syrer som eddiksyre, og i nøytrale saltløsninger som natriumklorid, er dens jevne korrosjonsadferd lik 304 og overlegen ferritisk 400-seriekvaliteter. I vann med høy-temperatur, for eksempel 300 C trykksatt vann, gir stabiliteten til titanoksidfilmen litt bedre motstand enn 304, som støtter bruken i damprør for kjernekraftverk. For grop- og sprekkkorrosjon er groppotensialet Eb ca. +0.35 V versus SCE - lavere enn molybden-som har 316L ved ca. +0.5 V -, så i miljøer med kloridkonsentrasjoner over ca. 300 ppm bør katodisk beskyttelse vurderes. I oksiderende atmosfærer ved 600-850 C, danner SUS321 en tett kromoksidfilm og motstår skalering bedre enn 304, som er vurdert til omtrent 750 C; dette passer til varmeovnsstrålerør og varmebehandlingsarmaturer.

Applikasjonsscenarier

Scenario	Intergranulær korrosjonsrisiko	Fordel med SUS321	Risiko med ustabiliserte alternativer
Kjemisk sveisede rørledninger	Høy (sveisevarme-påvirket sone)	Titanstabilisering forhindrer intergranulær korrosjon etter-sveising	304 kan sprekke og perforere etter sveising
Komponenter med høy- temperatur som ovnsrør	Høy (langvarig-sensibiliseringstemperatur)	TiC holder korngrensene immune	304 kan bli sprø etter lang-tjeneste
Middels-kloridkar	Medium	Balansert korrosjonsmotstand, mer økonomisk enn 316L	430 ferritisk stål kan lett ruste
Salpetersyre produksjonsutstyr	Lavt (ikke-sensitivt miljø)	Ensartet korrosjonsmotstand lik 304	Høyere kostnad uten ekstra fordel

Ofte stilte spørsmål

Spørsmål: Hva er forskjellen mellom intergranulær korrosjon og generell korrosjon?

A: Generell korrosjon angriper hele den eksponerte overflaten jevnt; intergranulær korrosjon angriper kun korngrensene, som svekkes ved utarming av krom, og kan forårsake plutselig svikt med lite synlig metalltap.

Spørsmål: Hvorfor legges titan til SUS321?

Svar: Titan, med minimum fem ganger karboninnholdet, danner stabile titankarbider og forhindrer utfelling av kromkarbid ved korngrensene, holder krom i fast løsning og bevarer korrosjonsmotstanden.

Spørsmål: Hva er sensibiliseringstemperaturområdet?

A: Omtrent 450-850 C. Eksponering i dette området, under sveising eller service, fører til at kromkarbider utfelles ved korngrenser i ustabiliserte eller høykarbon austenittiske kvaliteter.

Spørsmål: Hvordan testes intergranulær korrosjonsfølsomhet?

A: ASTM A262 standardpraksis brukes, inkludert oksalsyreetsetesten (praksis A) og svovelsyre-kobbersulfattesten (praksis E); begge skiller sensibilisert materiale fra -oppløsningsbehandlet materiale.

Spørsmål: Er SUS321 mer korrosjonsbestandig enn 316L?

A: Ikke i gropmotstand: SUS321 har ikke molybden, så groppotensialet (ca. +0.35 V vs SCE) er lavere enn 316L (ca. +0.5 V). SUS321 vinner motstand mot intergranulær korrosjon etter høy-temperatureksponering og er vanligvis mer økonomisk.

Ofte stilte spørsmål

Q1. Hva forårsaker intergranulær korrosjon?
Kromutarming ved korngrenser: I sensibiliseringsområdet på 450-850 C faller karbon ut som krom-rike Cr23C6-karbider, og de utarmete sonene mister passivitet og driver mikrocellekorrosjon.

Q2. Hva er tilsvarende betegnelser for SUS321?
UNS S32100, EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10) og GB 06Cr18Ni11Ti, i henhold til JIS G4303/G4304.

Q3. Hvordan motstår SUS321 generell korrosjon?
Tilsvarende 304 i salpetersyre opp til ca. 65 prosent konsentrasjon ved romtemperatur, i organiske syrer som eddiksyre og i nøytrale saltløsninger, og litt bedre enn 304 i vann med høy-temperatur som 300 C trykkvann.

Q4. Hvordan oppfører SUS321 seg i oksiderende atmosfærer ved høy temperatur?
Den danner en tett kromoksidfilm ved 600-850 C og motstår skalering bedre enn 304, som er vurdert til ca. 750 C, og passer til varme-ovnsstrålerør og varmebehandlingsarmaturer.

Q5. Hva er gropmotstanden til SUS321?
Pittingpotensialet Eb er ca. +0.35 V versus SCE, lavere enn molybden-som bærer 316L ved ca. +0.5 V; over ca. 300 ppm klorider bør katodisk beskyttelse eller overflatebehandling vurderes.