化学成分对316不锈钢管PRE的影响

 耐点蚀当量PRE是目前较为常用的用于定量判断不锈钢耐腐蚀性能的当量之一。对于奥氏体不锈钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢,EN10088-1:2005中建议PRE计算公式为PRE=[Cr%]+3.3[Mo%]+16[N%]式中方括号表示元素的质量分数。该计算式只涉及最主要的铬,钼,氮元素的质量分数,其他诸如Mn元素的影响并未纳入计算公式,因此该计算式在工程中受到一些限制。表为各组316不锈钢管试样的主要合金元素质量分数及其耐点蚀当量数值。根据式试样B的点蚀当量数值最高,其次为试样A,而试样C与D的点蚀当量接近,均低于试样A与B。如果按照式(6)得到点蚀当量数值,各组试样的耐点蚀性能应为B组最好,试样A次之,试样C与D耐点蚀性能最差。但从试验得到的腐蚀坑宏观形貌和腐蚀速率数据来看,结果并不是这样。根据式(6),试样B的PRE值高于试样A,但试验结果却是试样B的耐点蚀性能比试样A差。比较试样A和B的化学成分可以看到:铬,镍,氮元素质量分数基本一致,而试样B的锰,钼质量分数明显比试样A高。

 如前所述,锰元素在316不锈钢管中以MnS形式存在,MnS作为点蚀源会降低不锈钢的耐点蚀性能。因此建议在点蚀当量计算公式中应考虑锰元素的不利影响。根据表5结果,按照式(6),试样C和D的PRE数值相等,但试验结果表明试样D的点蚀比试样C要严重得多。比较试样C和D的化学成分可以看到:两者镍,钼,氮元素质量分数基本一致,而试样碳的铬元素质量分数明显比试样D高。铬元素质量分数增加会显著地提高耐点蚀性能,所以建议修改现行的PRE计算公式,增加计算式中铬元素的权重。

 对此,笔者根据试验结果及合金元素对316不锈钢管耐点蚀性能的影响,提出考虑锰元素质量分数的PRE改进计算式,即PRE=1.8[Cr%]+1.2[Mo%]+16[N%]-6[Mn%](7)根据式(7)所得各组试样的PRE值见表。建议计算式中加入了锰元素的影响,同时调整了铬钼元素对耐点蚀性能影响的权重。根据式(7),试样A的PRE值最高,其次为试样B,而试样C与试样D的PRE值均明显低于前两者(表5)。由宏观腐蚀形貌及腐蚀速率可知:试样A耐点蚀性能最佳,试样B次之,与式(7)得到的PRE吻合。式(7)所得试样C的PRE值低于试样D,与腐蚀速率结果一致。由于试样C与试样D的PRE值较为接近,故两者的耐点蚀性能相当,在10%三氯化铁溶液中的腐蚀速率也较为接近。