稳定化处理对Super304H奥氏体耐热钢晶间腐蚀敏感性的影响

作为一种新型锅炉耐热不锈钢，Super304H钢在日本的应用已超过十年，而在中国最近几年才开始应用。由于Super304H钢作为超超临界机组锅炉高温段过热器和再热器的设计温度一般为600～610℃，正处于Super304H钢的敏化温度（450～850℃）的中心区域，是M23C6沿晶析出的最敏感温度，容易导致晶间腐蚀的发生，而Super304H钢中上限高达0.13%的碳含量也加重了M23C6沿晶析出的可能程度。Super304H不锈钢，因晶间腐蚀导致其泄露失效。为此，有必要就成分、成材工艺、时效处理等方面对Super304H钢晶间腐蚀敏感性的影响进行系统研究。

　　实验用材料为日本住友金属生产的Super304H钢管，其规格为Φ48mm×7mm（直径×壁厚），供货态热处理为1150℃固溶处理。用岛津PDA-700光电发射直读光谱仪测定其化学成分（表1），其中C含量处于标准下限，Nb/C质量比为5.7左右。此外，钢中还存在非ASME标准规定的元素Mo，能强化不锈钢中Cr元素的耐蚀性。

　　表1　Super304H不锈钢的化学成分（质量百分数%）

　　用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电解萃取法、草酸电解试实验、X射线衍射（XRD）和双环电化学动电位再活法（DL-EPR）等方法，研究了固溶和稳定化处理工艺对Super304H钢的显微组织（包括晶粒度、析出相分布、数量和类型）及晶间腐蚀敏感性的影响。

　　结果表明：经过1150℃×15min固溶处理后Super304H钢的晶粒度维持在7～10级；经不同温度的稳定化处理后析出相的数量较固溶态明显增加，其中950℃仍为敏化温度，有大量M23C6（M=Fe，Cr）沿晶界析出；随着稳定化温度的升高Nb（C，N）的析出数量随之增加，抗晶间腐蚀性能不断提高；当温度达到1100℃时Nb（C，N）的析出量达到最多，其抗晶间腐蚀性能较固溶态有明显提高；1100℃处于Super304H钢的固溶温度范围，明显高于传统1Cr18Ni9Ti型不锈钢的稳定温度900℃，说明Super304H钢供货态的固溶处理工艺实际上兼顾了固溶与稳定化的双重作用。