金相组织对双相钢泵壳耐腐蚀性能的影响

朱如意

（中石化安庆分公司设备工程部，安徽安庆 246001）

中石化某化工厂生产化纤原料产品PTA（精对苯二甲酸）。PTA生产装置分为氧化和精制装置。氧化装置设备工作温度较高、介质腐蚀性极强，如泵1HG604介质为高温的醋酸，有很强的腐蚀性。故泵壳采用抗腐蚀性能较好的双相钢材质SAF2205。该厂原设备均为德国进口，包括双相钢泵壳。为了降低成本，2010年该厂泵壳采用国产化替代进口，投入生产后，使用不到半年发现泵壳内表面腐蚀疏松严重（图1），使用寿命远远低于进口双相钢泵壳。材质同为SAF2205，为什么使用寿命有这么的差别？主要从化学成分、铁素体含量、金相组织等方面进行比较研究。

图1 国产泵壳内表面腐蚀疏松

1 试验分析

1.1 化学成分分析

采用本中心购置的美国NITON公司生产的XLT898W型手持式合金分析仪对国产和原进口泵壳分别进行化学成分光谱分析，数据见表1。

表1 国产泵壳与进口泵壳化学成分 %

从表1来看，国产与进口泵壳的化学成分几乎一致，无明显差异。

1.2 铁素体含量测定

采用本中心购置的德国FISCHER公司生产的MP30型铁素体测定仪对国产和原进口泵壳分别进行铁素体测定，结果表明，国产泵壳铁素体含量为50%～55%；进口泵壳铁素体含量为45%～50%。两者的铁素体含量相当，国产泵壳稍高于进口泵壳。

1.3 金相检验

对国产和进口泵壳分别进行金相检验，微观金相组织如图2～图5。

图2 进口泵壳金相组织 100×

图3 国产泵壳金相组织 100×

图4 进口泵壳金相组织 400×

图5 国产泵壳金相组织 400×

经微观金相组织观察得知，原进口泵壳主要为奥氏体基体上分布长棒状或岛状的铁素体，两种相组织均匀、晶粒细小；国产泵壳为铁素体基体上分布着针状或羽毛状的奥氏体，晶粒比较粗大。

进口泵壳与国产泵壳金相组织有两点不同：

（1）晶粒大小不同。原进口泵壳晶粒细小分布均匀，国产泵壳晶粒比较粗大。

（2）组织形貌不同。进口泵壳铁素体呈长棒状或岛状分布，基体为奥氏体；国产泵壳的基体为铁素体，奥氏体呈针状或羽毛状不太均匀分布。

2 分析与讨论

双相不锈钢的耐晶间腐蚀性能除了与奥氏体和铁素体两相比例有关，还与组织的形貌及铁素体分布是否均匀有关。奥氏体基体上弥散分布小岛状的铁素体，其抗晶间腐蚀性能最好。

（1）原进口泵壳组织为奥氏体基体上分布着棒状或孤岛状的铁素体，铁素体被奥氏体所包围，即使局部铁素体被腐蚀，也因相互未能连接成网络不致造成更大的危害。而国产泵壳组织基体为铁素体，奥氏体呈针状和羽毛状分布，铁素体组织连续分布且呈网状，使其抗腐蚀性能变差。

（2）此外，晶粒粗大也严重影响不锈钢的抗腐蚀性能，尤其是耐晶间腐蚀性能。

3 结论与建议

与原进口泵壳相比，国产泵壳金相组织晶粒粗大、分布不均匀。这很可能与热处理工艺不当有关，尤其奥氏体呈针状和羽毛状，是典型回火热处理时二次奥氏体的组织形貌。且随着回火温度的提高和保温时间的延长，体积也长大，使铁素体+奥氏体双相组织晶粒粗大，耐腐蚀性能不好。

建议针对双相不锈钢选择合理的热处理工艺。若为了调整奥氏体与铁素体的比例需要重新加热回火时，应适当降低回火温度，且减少高温停留时间。