C-276合金是一種耐腐蝕性能優(yōu)良且使用較廣泛的鎳鉻鉬合金材料,但其在敏化溫度區(qū)間內(nèi)加熱，會(huì)產(chǎn)生晶間腐 蝕。

本文通過(guò)對(duì)設(shè)備腐蝕實(shí)例分析及試樣晶間腐蝕敏感性試驗(yàn)，闡述了晶間腐蝕敏感性對(duì)于C-276合金耐蝕性能的影響程度。

隨著工藝技術(shù)的不斷創(chuàng)新及工藝參數(shù)更加?強(qiáng)化，化工生產(chǎn)面臨與腐蝕抗?fàn)幍沫h(huán)境要求越來(lái)?越高，化工設(shè)備結(jié)構(gòu)材料耐蝕等級(jí)也相應(yīng)提高。

C-276合金（UNS:N10276、GB:NS334）通常被 認(rèn)為是一種耐蝕性能優(yōu)良的鎳鉻鉬合金。

由于鎳?基中含有較高的鉻和鉬成分，并通過(guò)恰當(dāng)?shù)暮辖?元素搭配及雜質(zhì)含量控制，使其在變形加工和焊?后狀態(tài)仍具有很高的耐蝕水平。

特別在含有氟離?子、氯離子的氧化性酸、含有氧或氧化劑的還原?性酸、氧化性酸和還原性酸的混酸以及濕氯和含?氯水溶液中對(duì)局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂均有獨(dú)特?的抵抗能力。

因此，C-276合金常用于苛刻的化工 過(guò)程，如低壓羰基合成醋酸（酐）、氯化法鈦白 粉、高壓法三聚氰胺等生產(chǎn)以及煙氣脫硫、紙漿 廢液處理等具有嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中。

1 材料特性

C-276合金（57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W—

2.5Co-1Mn-0.35V-0.08Si-0.01C）具有單相面心立 方晶格。較高的鉻、鉬含量有助于提高合金在氧 化性或還原性較強(qiáng)介質(zhì)中的耐蝕能力。

控制極低?的碳、硅含量，作為減少晶間碳化物或金屬間化?合物析出數(shù)量的重要途徑，對(duì)降低晶間腐蝕敏感?性起到?jīng)Q定性作用。

然而鎳鉻鉬合金特性及晶間?腐蝕機(jī)理表明，C-276合金由于足夠量的鉻、鉬 元素固溶于鎳基奧氏體晶格中，在600-950℃溫度 區(qū)內(nèi)具有亞穩(wěn)定特征。

盡管促使晶間腐蝕敏感性?最重要因素的碳、硅含量受到嚴(yán)格限制，但如果?C-276合金較長(zhǎng)時(shí)間滯留在敏化溫度區(qū)，仍可能受 到敏化作用，產(chǎn)生晶間腐蝕敏感性。

為此，C-276 合金用于設(shè)備制造時(shí)（包括焊接、熱成形及復(fù)合 材料爆炸加工等），敏化區(qū)熱加工特性及其影響 不容忽視。

2 腐蝕實(shí)例分析

某容器廠設(shè)計(jì)制造的磷酸鹽反應(yīng)釜，結(jié)構(gòu)及?主體材料如圖1。

該反應(yīng)釜投入使用僅2個(gè)月經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，復(fù)?合板釜體和封頭的C-276合金復(fù)層已出現(xiàn)大面積腐?蝕，但處于同樣工況條件下未經(jīng)爆炸加工的C-276合金內(nèi)件（加熱盤管、攪拌器等）和焊縫金屬表面?卻仍然保持光澤，未見腐蝕跡象。如圖2、3所示。

2.1?檢測(cè)分析?從釜體和封頭腐蝕部位各切取一件試樣并標(biāo)?記編號(hào)。目測(cè)試樣的復(fù)層表面灰黑粗糙，偶見晶?亮的金屬微粒脫落，如圖4。

試樣切面顯微圖像（圖5）顯示覆層存在腐蝕。垂直于覆層表面電子探針分析（EPMA）表?明，趨于覆層表面，碳含量明顯增高。

采用射線熒光光譜儀（XRF）對(duì)試樣覆層進(jìn)?行成分測(cè)定，結(jié)果顯示2＃試樣覆層C-276合金的碳?含量偏高，詳見表1。

試樣經(jīng)切割、磨制、拋光、浸蝕后?進(jìn)行顯微觀察并測(cè)定，覆層C-276合金晶粒度為3.5-4.0級(jí)，與爆炸加工前原材質(zhì)證書4.5-5.0級(jí)對(duì)?照，晶粒略增大。

試樣覆層掃描電鏡（SEM）觀察，其晶界?邊緣受損變異，似存在金屬間相沉淀。

圖?7?為橫越晶界的電子探針分析曲線?（EPMA），顯示趨于晶界，碳的濃度逐漸增加，?表明沿著晶界有碳化物析出。

2.2?熱處理工藝核查?核查該設(shè)備制造檢驗(yàn)資料，釜體和封頭所用

C-276合金復(fù)合板，爆炸加工后經(jīng)過(guò)消除應(yīng)力熱處?理。溫度自動(dòng)記錄曲線顯示實(shí)際操作工藝為：隨?爐加熱，升溫至880℃，保溫1小時(shí)后出爐，風(fēng)冷?至室溫。

2.3?腐蝕原因分析

（1）從加熱盤管、攪拌器等與釜體覆層同材?質(zhì)、未經(jīng)熱處理的內(nèi)件使用后耐蝕效果分析，可?排除C-276合金設(shè)計(jì)選材不當(dāng)造成腐蝕的原因。

（2）當(dāng)合金經(jīng)過(guò)敏化溫度區(qū)，晶界上易析?出鉻、鉬元素的富集相，鄰近區(qū)域相應(yīng)形成貧化?區(qū)，即合金受到敏化作用產(chǎn)生晶間腐蝕敏感性。

（3）C-276合金處于600-950℃區(qū)間，造成熱 處理不充分。

圖8是C-276合金的時(shí)間溫度腐蝕圖（圈中數(shù)?值為ASTM G28溶液/50小時(shí)的腐蝕率），說(shuō)明在880℃、1小時(shí)條件下，C-276合金耐蝕性能非常?差。

（4）C-276合金中碳的含量偏高。由于合金?經(jīng)過(guò)敏化溫度區(qū)時(shí)，碳元素不可避免地會(huì)沿著晶?界析出碳化物。

碳含量偏高也會(huì)促使C-276合金產(chǎn)?生敏化作用。因此當(dāng)C-276合金需進(jìn)行熱成形或熱處理加工時(shí)，應(yīng)注意選擇低碳材料或在設(shè)備及零?部件加工過(guò)程防止?jié)B碳影響。

3?晶間腐蝕敏感性試驗(yàn)

為充分論證敏化溫度區(qū)進(jìn)行熱處理，對(duì)C-276合金晶間腐蝕敏感性的影響，按照ASTM G28《含?鉻的壓力加工鎳合金晶間腐蝕敏感性試驗(yàn)方法》?（混合酸-氧化鹽法）中的B法，選擇具有五種狀?態(tài)的C-276合金試樣進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)。?試樣表面用120?＃砂紙打磨，

經(jīng)沸騰混合酸?（23%H2SO4+1.2%HCl+1%FeCl3+1%CuCl2）煮沸24小時(shí)后，測(cè)量其失重并計(jì)算腐蝕率。各試樣熱?處理狀態(tài)、具體尺寸、腐蝕前、腐蝕后重量及腐?蝕率詳見表2。

選擇表2中的4＃、5＃腐蝕試樣進(jìn)行金相檢測(cè)，?從5＃試樣剖面金相組織觀察，剖面金相組織正?常，試樣邊緣未發(fā)現(xiàn)明顯晶間腐蝕裂紋和晶界加?寬現(xiàn)象。但從

4?試樣剖面金相組織觀察，金相組織?異常，晶界邊緣可現(xiàn)明顯晶間腐蝕裂紋和晶界加寬現(xiàn)象，說(shuō)明4＃試樣存在較嚴(yán)重的晶間腐蝕。顯?微組織形貌如圖9、10示。

4?曲柄銷受力分析在正常情況下，曲柄銷承受以下幾種應(yīng)力：

（1）曲柄銷自重。曲柄銷的重量在曲柄銷上產(chǎn)生?的壓應(yīng)力很小；

（2）緊固螺母產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)?力，該應(yīng)力一般不大；

（3）抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷?是隨上、下沖程作周期性變化的，作用在曲柄銷?徑向上的載荷也是同期性變化的。曲柄銷主要承?受連桿拉力所帶來(lái)的交變彎矩，由交變彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力具有不對(duì)稱循環(huán)特征，最大應(yīng)力為?拉應(yīng)力，最小應(yīng)力為壓應(yīng)力，均產(chǎn)生在曲柄銷表?面。這種正負(fù)變化的不對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)具有較強(qiáng)的?疲勞破壞能力。

5?曲柄銷斷裂原因分析

該曲柄銷隨設(shè)備已使用了22年，結(jié)合前面所?做試驗(yàn)和檢測(cè)結(jié)果，斷口宏觀檢查表明曲柄銷是?在小載荷、低應(yīng)力下的疲勞斷裂；材質(zhì)分析表明?材料的化學(xué)成分符合要求；金相、硬度檢測(cè)表明?表面硬度偏高，表面致密，內(nèi)部疏松，組織不均?勻；電鏡掃描分析說(shuō)明曲柄銷的斷裂屬于疲勞斷?裂；受力分析說(shuō)明曲柄銷在工作中，主要承受不?對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。另一方面，曲柄銷表面設(shè)計(jì)有鍵?槽，存在應(yīng)力集中，在長(zhǎng)期不對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力作用?下，曲柄銷的薄弱部位將會(huì)形成裂紋源，微裂紋會(huì)擴(kuò)展形成宏觀裂紋，最后由于剩余面積不夠而?發(fā)生瞬時(shí)斷裂。

6?結(jié)論及措施

（1）曲柄銷材料組織正常，成分符合要求，?表面硬度偏高。?（2）電鏡掃描發(fā)現(xiàn)斷口具有典型的疲勞韌?窩，屬疲勞斷裂。?（3）斷裂的主要原因是在低載荷、小應(yīng)力集中下的彎曲疲勞斷裂。?采取以下措施：對(duì)目前在用的該型抽油機(jī)的?所有曲柄銷進(jìn)行全面檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換；?制造曲柄銷時(shí)，應(yīng)保證熱處理效果，達(dá)到技術(shù)標(biāo)?準(zhǔn)要求；設(shè)計(jì)抽油機(jī)時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用情況，?適當(dāng)改變曲柄銷相關(guān)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，保證抽油機(jī)長(zhǎng)?期安全運(yùn)行。

4?結(jié)束語(yǔ)

（1）C-276合金的耐蝕性能不僅取決材料的?化學(xué)成分，而且取決于敏化溫度區(qū)晶間腐蝕敏感?性控制。

（2）不恰當(dāng)?shù)臒崽幚?，?huì)使C-276合金產(chǎn)生?敏化作用，抗晶間腐蝕性能減弱。（3）C-276合金在600-950℃耐蝕性能變差。 熱處理應(yīng)選擇在600℃以下進(jìn)行。