奧氏體不銹鋼焊接鋼管呈現磁性及點腐蝕現象的分析

奧氏體不銹鋼鋼帶經冷卷制、焊接、熱處理、酸洗鈍化等工序加工制造，鋼管成型后，部分奧氏體組織因冷形變轉化為馬氏體，與材料中殘留的部分鐵素體組織共同導致鋼管呈現磁性，由于不休鋼各元素的匹配，材料中鐵素體超標及不銹鋼在酸性鈍化的處理不到位，都能導致鋼管表面產生點蝕現象。

因使用介質、工況、工藝條件等原因，國內大多化工和化肥行業中的設備裝置及管道常常采用具有較好耐腐蝕性能的非鐵性奧氏體不銹鋼材料，來加工制造。我公司在24.40工程期間，采購了一批不銹鋼焊接鋼管，規格為219×6，材質均為0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼。鋼管經冷卷制、焊接、熱處理等工序加工制造。交貨后，我方在對本批鋼管檢驗時，發現鋼管表面呈現磁性，而且表面有點蝕現象。我方認為鋼管原材料（鋼板）化學成分及耐腐蝕性能可能存在問題，材料不合格；然而通過查看對方購買的鋼板質量證明文件，對原材料進行復驗、對加工制造工藝調查，均未發現問題。最后通過分析，認為鋼管呈現磁性及點蝕是由于鋼管在冷加工及熱處理時引起的，即加工制造過程中奧氏體不銹鋼產生形變較大或熱處理過程中冷卻速度較快而引發組織相變，或是奧氏體不銹鋼材料與鐵磁性材料接觸后產生滲碳引起材料中鐵素體增加而造成。

1磁性相關因素的影響

在不銹鋼只有馬氏體不銹鋼具有強磁性，奧氏體不銹鋼在固溶過程中，可能有奧氏體組織轉變為部分馬氏體，此時奧氏體不銹鋼就會產生磁性。通常，奧氏體不銹鋼在熱處理過程中，冷卻速度過快時也比較容易產生馬氏體。奧氏體不銹鋼材料在其他情況下也可能產生馬氏體，如：加工過程中有較大的形變，與碳素鋼材料緊密貼合接觸時間較長或者與之受壓接觸。

1.1奧氏體中元素的影響奧氏體的穩定性由其成分中的各相關化學元素含量決定：

（1）Ni元素能夠決定奧氏體不銹鋼的穩定性，使鋼在間世時保持奧氏體組織，但不能單獨使用，只有其與Cr元素配合使用，才能提高奧氏體的抗腐蝕性能；

（2）Cr鉻是決定不銹鋼耐酸性能的主要元素，其能與鋼中的碳元素形成鉻的碳化物，因此奧氏體不銹鋼在耐酸腐蝕方面Cr的含量一般不得低于13%；

（3）Mo元素，可以增加不銹鋼的鈍化作用和耐腐蝕性能，防止點蝕現象的產生；

（4）Ti、Nb都是強碳化合物形成元素，加入奧氏體不銹鋼中可以與碳形成穩定的碳化物，以提高奧氏體的抗晶間腐蝕能力。

1.2熱處理、Ni及鐵素體含量的影響：

1.2.1Ni含量產生的影響奧氏體材料，在常溫下經過較大形變后，由于組織中的晶粒產生變形，有部分奧氏體轉變為馬氏體。所以對成型后的奧氏體不銹鋼材料，對Ni的最低當量含量進行計算來判斷其奧氏體的穩定性。

1.2.2熱處理產生的影響

鋼管在焊接成型后，要對其進行熱處理，即將鋼管加熱到1010℃~1150℃，經過保溫，使不銹鋼鋼的組織全部轉換為奧氏體組織。此時如若冷卻速度大于不銹鋼臨界冷卻速度，將有部分奧氏體組織轉變為馬氏體組織。

1.2.3鐵素體含量超標的影響

由鐵碳合金狀態圖可知，碳溶于x-Fe中形成的固溶體稱為奧氏體，碳溶于a-Fe中形成的固溶體稱為鐵素體。因此奧氏體不銹鋼組織在開始凝固時，其組織中可解析出a-Fe晶粒，與周圍的其它組織共同作用才可產生Y-Fe晶粒組織。因此a-Fe在向y-Fe轉變的過程中，由于各元素間的相互組合，致使部分碳元素溶于a-Fe中，從而在奧氏體不休鋼組織中產生了部分鐵素體，甚至在冶煉時由于各種元素的匹配及雜質控制不到位，而導致奧氏體組織中鐵素體含量超標。

在我們的使用過程中，至少碰到過3次國產304/321/316鋼管和法蘭鐵素體超標問題。表現為產品對磁鐵有吸引現象。

對于300系列奧氏體不銹鋼產品，鐵素體含量較高時，不僅降低材料的耐腐蝕性能，還會降低材料的韌性。而更可怕的是，當產品用于高溫環境時，材料有產生。等脆性相的危險。材料一旦發生嚴重的脆性相，可能會帶來災難性后果。鐵素體含量過高的問題多數是由熱處理不當引起的，也有化學成分控制不當引起的。此類問題的多次發生，實際上反映了某些工廠在工業化生產中質量控制不到位的現狀。

2酸性鈍化的影響

眾所周知不銹鋼進行酸洗鈍化處理，是為了在不銹鋼表面形成一種保護薄膜，來防止或者延緩不銹鋼被腐蝕的速度。由于酸洗鈍化處理的不好，使得鋼管表面明顯的呈現不同的顏色，其中一部分呈過渡酸洗狀態，就會造成鋼管表面出現點蝕現象。就不銹鋼的酸洗鈍化來說，酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間的長短都會影響到酸洗結果。因而鋼管表面就會發生點蝕現象，為防止產生此種腐蝕現象，鋼管生產廠家如可通過型式試驗，并最終確定酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間等參數，并要求工人在操作時嚴格執行，上述問題就不會發生了。

3結束語

奧氏體不銹鋼焊接鋼管由于塑性加工而形成部分馬氏體組織，或者由于其化學成分各元素的匹配問題，致使奧氏體不銹鋼內部殘留鐵素體，奧氏體不銹鋼材料與鐵磁性材料接觸后產生滲碳引起材料中鐵素體增加而造成，這時鋼管表面就會呈現一定的磁性。不銹鋼材料在酸性鈍化處理過程中，由于酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間等因素的影響，造成酸性鈍化處理不到位，進而造成鋼管表面出現點蝕現象。

在我們的使用過程中，不單單只是奧氏體不銹鋼焊接鋼管呈現磁性及點蝕現象，其它的奧氏體不銹鋼板材、法蘭、管件等都出現過類似的現象。對于使用環境及非磁性要求較為嚴格的裝置、設備，可通過熱處理方法固溶處理，重新細化奧氏體組織晶粒，將殘留的部分馬氏體組織轉變為奧氏體組織。通過提高各元素間的匹配及雜質的控制，來減少或者消除鐵素體組織。通過型式試驗，確定酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間等參數，來提高奧氏體不銹鋼的抗腐蝕能力。