GB T 21433-2008 不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验.pdf
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1、L KCS 23.020.30 J 74 中华人民共和国国家标准GB/T 21433-2008 不锈钢压力容器晶闰腐蚀敏感性检验Detecting susceptibility to intergranular corrosion in stainless steeI pressure vessels 2008-01-31发布中华人民共和国国家质量监督检验检瘟总局中国国家标准化管理委员会2008-07-01实施发布GB/Y 21433-2008 目次前言.-I引言.-.-. E l 范围.2 规范性引用文件.3 术语和定义. 2 4 总则.5 5 检验的确定.6 检验方法的选择-. . 8 7
2、 受检试件的状态.108 容器检验的取样与组批.119 检验合格指标. 11 10 检验结果的适用范围.12 11 容器检验报告. 14 前言本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会秘书处组织起草。G8/Y 21433-2008 本标准主要起草单位z中国特种设备检测研究院、锅容标(北京)技术服务中心有限公司、盘锦兴达压力容器制造有限公司。本标准主要起草人z黄嘉就、寿比南、玉为国、杨国义、付洪亮、陈志伟。I GB/Y 2 433-2008 51 -一一同不锈钢由于其具有优良的耐均匀腐蚀性能、力学性能和工艺性能,而成为压力容
3、器(包括固定式和移动式压力容器、热交换器、压力管道等)应用最多的耐蚀金属材料。不锈钢自20世纪20年代开始工业应用以来,由于不锈钢容器普遍产生严重的品问腐蚀,或使设备局部腐蚀穿漏,或使材料丧失力学性能,晶闰腐蚀失效事故曾成为不锈钢广泛应用的最大障碍。因此不得不从20年代起就同时对提高不锈钢耐品|可腐蚀性能的控制措施和对不锈钢品问腐蚀敏感性的检验技术两方面进行研究。在采取不锈钢加铁、降碳、适当热处理等控制措施的同时,检验技术也得到发展与完善。各主要工业国家均制定了检验方法标准。我国于1955年起发布了检验方法标准,现版标准为GB/T4334, 1 4334. 5-20000国际标准于1976年2
4、宣布了检验方法标准1503651-13651-2,现版标准为1503651-1 3651-2, 1998(E)。检验方法标准中只规定了几种标准试验方法,对于具体不锈钢压力容器而言,尚必须根据所用不锈钢的类型、腐蚀介质的性质及设备的具体要求来确定是否应当要求检验。如果要求检验,还应当确定采用哪个标准中的哪种标准方法检验。对于用腐蚀率、晶间腐蚀深度等定量方法评定的检验方法则还应确定合格指标。此外还应确定容器的取样方法、试件检验结果对容器构件的适用范围等内容。因此在采用检验方法标准的同时,还应在不锈钢压力容器标准中规定具体有关检验的要求和内容。由于这些检验内容较多,因而需要单独制定标准,作为GB15
5、0等压力容器基础标准的附加单项标准之一。不锈钢压力容器所采用的不锈钢原材料是不锈钢的初级制品,我国不锈钢材料标准中对其晶间腐蚀敏感性的检验已有初步规定,主要规定了不锈钢牌号对各种检验方法的适用范围等。关于具体是否应检验、所用检验方法、合格指标等还应由材料的用户&P设备制造方确定团同时,不锈钢材料检验合格并不等于所制设备也一定检验合格,材料检验合格只为设备检验合格提供必要的条件,而不能代替。实际上压力容器行业中对有关不锈钢压力容器一直是进行品!可腐蚀敏感性检验的。只是涉及材料、工艺和腐蚀问题较为复杂,设计和制造人员一直希望能有一个统一的规定和依据目本标准的编制汇集了国内自20世纪50年代以来的检
6、验经验和科研成果,也参考了国外技术和资料,编制本标准是有一定技术基础的。E GB/T 21433-2008 不镜钢压力睿器晶i胃庸惶敏感性检验1 范围本标准规定了不锈钢压力容器的品问腐蚀敏感性检验要求与规则1. 1 本标准适用的不锈钢压力容器包括不锈钢固定式压力容器、不锈钢热交换器、不锈钢钢瓶、不锈钢移动式压力容器及不锈钢压力管道等。不锈钢常压容器及其他不锈钢机械设备也可参照采用(后文中有时将压力容器简称为容器)囚1. 2 本标准所适用的制造压力容器的不锈钢指锋含量不低于16%的耐酸钢,包括奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体-铁素体双相不锈钢,但不包括马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。既包括压力加
7、工不锈钢及其焊接接头,也包括不锈铸钢和堆焊层。1. 3 本标准既规定了不锈钢压力容器本身的品问腐蚀敏感性检验要求,也规定了对制造不锈钢压力容器所用不锈钢原材料、焊接材料及外协零部件的相应检验要求。1. 4 本标准涉及的晶间腐蚀系指敏化态品问腐蚀,不包括非敏化态品问腐蚀囚2 规范性sl用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款囚凡是注目期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/士983不锈钢焊条GB/T 1220 不锈钢棒GB/
8、T 2100 一般用途耐蚀钢铸件(GB/T2100-2002 , eqv I50 11972 ,1998) GB/T 3280 不锈钢冷轧钢板GB/T 4237 不锈钢热轧钢板GB/T 4334. 1-2000 不锈钢10%草酸浸蚀试验方法GB/T 4334.2-2000 不锈钢硫酸-硫酸铁腐蚀试验方法GB/T 4334. 3-2000 不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法GB/T 4334. 4-2000 不锈钢硝酸氢氟酸腐蚀试验方法GB/T 4334. 5-2000 不锈钢硫酸硫酸铜腐蚀试验方法GB 9842 尿素合成塔技术条件GB 9843 尿素高压洗涤器技术条件GB 10476 尿素高压冷凝器
9、技术条件GB/T 12771 流体输送用不锈钢焊接钢管GB/T 13296 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管GB/T 14976 流体输送用不锈钢无缝钢管JB 4728压力容器用不锈钢锻件JB 4733 压力容器用爆炸不锈钢复合钢板HG 2952 尿素二氧化碳汽提塔技术条件HG/T 3172-2002 尿素高压设备制造检验方法超低碳奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向性试验的试样制备HG/T 3173-2002 尿素高压设备制造检验方法超低碳奥氏体不锈钢的品问腐蚀倾向试验l GB/T 21433-2008 HG/T 3174-2002 尿素高压设备制造检验方法超低碳奥氏体不锈钢的选择性腐蚀检查和金相检查压力
10、容器安全技术监察规程原国家质量技术监督局1999年颁布IS0 3651-1: 1998 (E) Determination of resistance to intergranular corrosion of stainless steels Part 1: Austenitic and ferritic-austenitic (duplex) stainless steels-Corrosion test in nitric acid medi um by measurement of 1055 in mass(Huey test) IS0 3651-2: 1998 (E) Determi
11、nation of resistance to intergranular corrosion of stainless steels Part 2: Fer口tlC、austeniticand containing sulfuric acid 3 术语和定义3. 1. 1 不锈钢3. 1. 4 铁素体不不锈钢加热3. 1. 5 奥氏体-铁素体不锈钢加热到适铁素体两种相,而且其中钢,或称铁素体奥氏体不锈钢。3. 1. 6 高碳不锈钢s钮inlessst.el with 碳含量超过0.08%的不锈钢。3. 1. 7 低碳不锈钢stainl.ss ste.1 with low四rbonconten
12、t 碳含量超过0.03%而低于或等于0.08%的不锈钢。3. 1. 8 超低碳不锈钢stan.less steel with super low carbon content 碳含量等于或低于0.03%的不锈钢。3. 1.9 稳定化不锈钢stahilixed stainless ste.l steels一Corrosiontest in media 氏体和称为奥氏体-铁素体不锈铁素体含量多超过30%。为了与不锈钢中的碳反应生成较稳定的碳化物而加人足量的钦、锯等稳定化元素的不锈钢。钦的2 G.I!/T 21433-2008 加人量一般不低于碳含量(或可从基体中析出的碳含量)的5倍,以形成TiC;
13、锐的加人量一般不低于碳含量的10倍,以形成NbC,稳定化不锈钢大大降低了基体中的碳含量,即降低了不锈钢的晶间腐蚀敏感性。3. 1. 10 碳化错chromium carbide 不锈钢在300.C9500C温度范围内可能在品界析出碳化倍。最重要的碳化铭形式为(Cr、Fe)C,或(Cr、Fe、Mo)C其结含量常达90%以上,大大高于不锈钢的平均络含量。一晶界碳化锋的析出是使晶界邻近的晶粒边缘产生贫锚区的最重要的原因回碳化锚的析出温度范围实际上就是便不锈钢产生与提高晶间腐蚀敏感性的主要敏化温度范围。在10%草酸法检验与沸腾65%硝酸法检验时,碳化铭可以被快速溶解。3. 1. 11 贫锚区chrom
14、inm depletion area 不锈钢在300.C以上的热过程中,品粒边界会析出碳化铭、氮化铭、相和铭与其他金属间的化合物等铭含量高于甚至大大高于不锈钢平均络含量的高锋相,致使晶界高铭相与品粒外缘相邻接的狭长区域的错含量大大下降,称为贫锚区,当热过程较短时,品粒本体的错原子来不及充分向贫锚区扩散补充,温度下降后,贫铭区得以保持。在以后接触到某些具有品间腐蚀能力的介质时,贫铭区的溶解速度会大大超过品粒本身。晶粒本身为钝化腐蚀时,贫铭区常常为活化腐蚀,因而会产生品问腐蚀。不锈钢贫铭区的存在是不锈钢产生晶间腐蚀敏感性的最重要的原因之一。3. 1. 12 e相a-phase相为不锈钢中常见的金属
15、问化合物柜,名义成分为FeCr,实际成分为(FeNi)x(CrMo)y,在铁素体相中较容易析出。柜的错含量为42%50%,比不锈钢的平均铭含量高。属高锋相,因而相在晶界析出时也可使邻近的晶粒边缘产生贫锚区。但柏:在品界的析出对品问腐蚀敏感性的影响常更体现在相本身的快速溶解。对于品问腐蚀的作用而言,一般将相分为两类,一类为从含铝不锈钢中产生的相,为金相可见的相;另一类为由含钦的稳定化不锈钢中产生的柜,为金相不可见相囚在沸腾65%硝酸法这样氧化性很强的溶液中,两类相均可产生过钝化的快速溶解。在沸腾的50%硫酸+硫酸铁法检验溶液中,介质的氧化性稍弱,含钦的稳定化不锈钢中产生的相可在其中快速溶解,而含
16、铝不锈钢中产生的相不能在其中快速溶解。在沸腾的16%硫酸+硫酸铜(+铜屑)法这样弱氧化性的介质中,相不能产生快速溶解。3.2 热处理术语和定义3.2. 1 固溶处理皿.Iutionheat treat皿ent将不锈钢加热到适当高湿,并保温足够时间,使可溶组分溶解进入基体中,通常以较快的速度冷却,可以使可能由基体中析出的组分来不及析出,仍然过饱地回溶在基体中,这种热处理叫国溶处理。3.2.2 稳定化处理stabilization heat tr咀tment将稳定化不锈钢加热到高温(一般为850.C930C),并保温足够时间(如2h),使已在钢中加人的稳定化元素钦、锯等比较充分地从基体中析出,以碳
17、化铁、碳化锯等碳化物的形式沉淀于品粒边界,使加人稳定化元素要起的稳定碳的作用得以较充分地发挥。3.2.3 敏化sensitization 不锈钢材在冶金和制造过程中经受到热成形、焊接、热处理等温度超过300C的热作工艺,使得在品界析出了碳化铭、氮化络、相和锋与其他金属阔的化合物等高锋相,同时在品界高铭相与品粒邻近GBjY 21433-2008 3.3.5 磊闵腐蚀深度在受腐蚀金属3.3.6 电化学腐蚀electrochemical corroS飞至少包含一种电极反应的腐蚀。金属在语言昂存形式溶人溶剂(水中的电介质溶液中才可能产生电化学腐蚀。金属腐蚀分为电化学腐蚀和非电化学的化学腐蚀两类。晶间腐
18、蚀属电化学腐蚀。3.3.7 非敏化态愚间腐蚀intergrannl盯corrosionon non-sensitization state 一般的品问腐蚀是指敏化态品问腐蚀,即不锈钢经过敏化作用,晶界产生了贫铭区及高铭相,才会产生晶间腐蚀。充分固溶处理状态的奥氏体不锈钢,晶界没有析出相与贫锚区,不会产生敏化态品问腐蚀。非敏化态晶间腐蚀是指奥氏体不锈钢在没有经过敏化的固溶处理状态所产生的品问腐蚀,至今只在高温浓硝酸、尿素合成介质等氧化性很强的介质中发现过非敏化态品间腐蚀。其产生原因是由于奥氏体不锈钢中的P、Si、B等元素在钢凝固时就在晶界偏聚,在强氧化性的腐蚀介质中优先溶解,而与其是否敏化无关。
19、控制非敏化态品!可腐蚀的根本措施为在奥氏体不锈钢中控制PO.01%、SiO.10%、4 的狭长地区产生了贫络区,使不锈钢产生与提高了品问腐蚀敏感性,不锈钢的这种受热过程叫敏化。3.2.4 敏化处理sensitization heat treatment 在检验不锈钢材的品问腐蚀敏感性时,为考核不锈钢在以后设备制造过程中经受热作后是否仍能达到应有的耐品问腐蚀性能,将供货状态的不锈钢试件预先进行一种规定的(标准规定或协议规定能提高品问腐蚀敏感性的热处理,然后再对试样进行检验。这种热处理在晶i可腐蚀敏感性检验中称为敏化处理。敏化处理制度一般以能使不锈钢最易产生敏化的温度(如650C、700C、67S
20、C等作为敏化处理温度,在敏化温度下保温一定时间(直坚战吓奇百由自却毫亭,然后快冷(有的规定空冷,也有规定水冷)._/ 飞3.3 腐蚀术语和定义3.3. 1 晶间腐蚀腐蚀比晶粒本为在弱氧化性介界的高铭相过钝间目阳为称时有。也有称a) ,或单位时间内,GB/T 21433-2008 B;O. 008 %。没有特别指明为非敏化态晶间腐蚀时,一般均指敏化态品间腐蚀。3.3.8 钝化pa皿ivation由于金属表面在腐蚀过程中生成的腐蚀产物(不锈钢的腐蚀产物中主要含有Cr,O,)很致密且能牢固地附着于金属表面,阻滞了腐蚀过程,出现了腐蚀速度降低的现象,叫钝化,金属在介质中处于钝化的状态叫钝态。依靠钝化而
21、耐蚀的耐蚀金属如不锈钢等叫可钝化型金属。3.3.9 活化腐蚀active corrosion 可钝化型金属未形成钝态前,或己钝化的金属表面,由于电位降低而丧失钝态后所发生的活性快速溶解。不锈钢品界邻近区域的贫铭区在弱氧化性介质中可产生活化腐蚀,是产生品问腐蚀的主要原因之一。3.3.10 过钝化腐蚀transp皿isivecoosion 当电位增加时,阳极钝化之金属出现腐蚀速度明显增加的快速溶解回不锈钢中的相等高铭相在强氧化性介质中的快速溶解NP为过钝化腐蚀,不锈钢品界相的过钝化腐蚀也是产生晶间腐蚀的主要原因之一。4总!i!U4. 1 检验目的检验不锈钢压力容器的晶间腐蚀敏感性,检验合格后可预判
22、容器在给定的具有品问腐蚀能力的介质条件中长期运转,不会产生不应发生的品问腐蚀失效事故。4.2 容器应检验的部位不锈钢压力容器中凡与具有晶向腐蚀能力的介质接触的不锈钢构件的全部表面均应为检验菌,要求检验合格。允许采用具有代表性的试件或试样代替这些构件进行检验。4.3 栓验件的状态受检验的不锈钢压力容器中的不锈钢构件均应在容器制成状态即容器即将应用的状态进行检验。4.4 检验职责4.4. 1 容器设计单位职寰4.4. 1. 1 (压力容器安全技术监察规程第57条规定奥氏体不锈钢压力容器或受压元件用于有品问腐蚀介质场合时,必须在图样上提出抗品向腐蚀检验。4.4. 1. 2 压力容器的设计单位应在所设
23、计的不锈钢容器的设计文件中说明,是否要求对该不锈钢容器进行品问腐蚀敏感性检验e如果没有说明,则视为设计不要求对该不锈钢容器进行晶间腐蚀敏感性检验。4.4. 1. 3 如果设计要求对不锈钢容器进行晶间腐蚀敏感性检验,设计文件中还应当说明za) 应检验容器的不锈钢所有构件,还是部分构件(未说明时即为所有构件); b) 应采用的检验方法的标准号与标准名称;c) 应采用的检验方法名称;d) 当在检验方法标准中没有明确规定合格指标等具体内容时,或设计认为这些内容应与检验方法标准中的规定不同时,应明确规定。4.4. 1. 4 设计单位对不锈钢容器晶l司腐蚀敏感性检验的规定应与以下因素相适应:a) 是否应进
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