C-合金是一种耐腐蚀性能优良且使用较广泛的镍铬钼合金材料,但其在敏化温度区间内加热，会产生晶间腐蚀。
本文通过对设备腐蚀实例分析及试样晶间腐蚀敏感性试验，阐述了晶间腐蚀敏感性对于C-合金耐蚀性能的影响程度。
随着工艺技术的不断创新及工艺参数更加强化，化工生产面临与腐蚀抗争的环境要求越来越高，化工设备结构材料耐蚀等级也相应提高。
C-合金（UNS:N10、GB:NS）通常被认为是一种耐蚀性能优良的镍铬钼合金。
由于镍基中含有较高的铬和钼成分，并通过恰当的合金元素搭配及杂质含量控制，使其在变形加工和焊后状态仍具有很高的耐蚀水平。
特别在含有氟离子、氯离子的氧化性酸、含有氧或氧化剂的还原性酸、氧化性酸和还原性酸的混酸以及湿氯和含氯水溶液中对局部腐蚀和应力腐蚀开裂均有独特的抵抗能力。
因此，C-合金常用于苛刻的化工过程，如低压羰基合成醋酸（酐）、氯化法钛白粉、高压法三聚氰胺等生产以及烟气脱硫、纸浆废液处理等具有严重腐蚀介质的环境中。
1材料特性
C-合金（57Ni-16Cr-16Mo-5Fe-4W—
2.5Co-1Mn-0.35V-0.08Si-0.01C）具有单相面心立方晶格。较高的铬、钼含量有助于提高合金在氧化性或还原性较强介质中的耐蚀能力。
控制极低的碳、硅含量，作为减少晶间碳化物或金属间化合物析出数量的重要途径，对降低晶间腐蚀敏感性起到决定性作用。
然而镍铬钼合金特性及晶间腐蚀机理表明，C-合金由于足够量的铬、钼元素固溶于镍基奥氏体晶格中，在-℃温度区内具有亚稳定特征。
尽管促使晶间腐蚀敏感性最重要因素的碳、硅含量受到严格限制，但如果C-合金较长时间滞留在敏化温度区，仍可能受到敏化作用，产生晶间腐蚀敏感性。
为此，C-合金用于设备制造时（包括焊接、热成形及复合材料爆炸加工等），敏化区热加工特性及其影响不容忽视。
2腐蚀实例分析
某容器厂设计制造的磷酸盐反应釜，结构及主体材料如图1。
该反应釜投入使用仅2个月经检查发现，复合板釜体和封头的C-合金复层已出现大面积腐蚀，但处于同样工况条件下未经爆炸加工的C-合金内件（加热盘管、搅拌器等）和焊缝金属表面却仍然保持光泽，未见腐蚀迹象。如图2、3所示。
2.1检测分析从釜体和封头腐蚀部位各切取一件试样并标记编号。目测试样的复层表面灰黑粗糙，偶见晶亮的金属微粒脱落，如图4。
试样切面显微图像（图5）显示覆层存在腐蚀。垂直于覆层表面电子探针分析（EPMA）表明，趋于覆层表面，碳含量明显增高。
采用射线荧光光谱仪（XRF）对试样覆层进行成分测定，结果显示2＃试样覆层C-合金的碳含量偏高，详见表1。
试样经切割、磨制、抛光、浸蚀后进行显微观察并测定，覆层C-合金晶粒度为3.5-4.0级，与爆炸加工前原材质证书4.5-5.0级对照，晶粒略增大。
试样覆层扫描电镜（SEM）观察，其晶界边缘受损变异，似存在金属间相沉淀。
图7为横越晶界的电子探针分析曲线（EPMA），显示趋于晶界，碳的浓度逐渐增加，表明沿着晶界有碳化物析出。
2.2热处理工艺核查核查该设备制造检验资料，釜体和封头所用
C-合金复合板，爆炸加工后经过消除应力热处理。温度自动记录曲线显示实际操作工艺为：随炉加热，升温至℃，保温1小时后出炉，风冷至室温。
2.3腐蚀原因分析
（1）从加热盘管、搅拌器等与釜体覆层同材质、未经热处理的内件使用后耐蚀效果分析，可排除C-合金设计选材不当造成腐蚀的原因。
（2）当合金经过敏化温度区，晶界上易析出铬、钼元素的富集相，邻近区域相应形成贫化区，即合金受到敏化作用产生晶间腐蚀敏感性。
（3）C-合金处于-℃区间，造成热处理不充分。
图8是C-合金的时间温度腐蚀图（圈中数值为ASTMG28溶液/50小时的腐蚀率），说明在℃、1小时条件下，C-合金耐蚀性能非常差。
（4）C-合金中碳的含量偏高。由于合金经过敏化温度区时，碳元素不可避免地会沿着晶界析出碳化物。
碳含量偏高也会促使C-合金产生敏化作用。因此当C-合金需进行热成形或热处理加工时，应注意选择低碳材料或在设备及零部件加工过程防止渗碳影响。
3晶间腐蚀敏感性试验
为充分论证敏化温度区进行热处理，对C-合金晶间腐蚀敏感性的影响，按照ASTMG28《含铬的压力加工镍合金晶间腐蚀敏感性试验方法》（混合酸-氧化盐法）中的B法，选择具有五种状态的C-合金试样进行晶间腐蚀试验。试样表面用＃砂纸打磨，
经沸腾混合酸（23%H2SO4+1.2%HCl+1%FeCl3+1%CuCl2）煮沸24小时后，测量其失重并计算腐蚀率。各试样热处理状态、具体尺寸、腐蚀前、腐蚀后重量及腐蚀率详见表2。
选择表2中的4＃、5＃腐蚀试样进行金相检测，从5＃试样剖面金相组织观察，剖面金相组织正常，试样边缘未发现明显晶间腐蚀裂纹和晶界加宽现象。但从
4试样剖面金相组织观察，金相组织异常，晶界边缘可现明显晶间腐蚀裂纹和晶界加宽现象，说明4＃试样存在较严重的晶间腐蚀。显微组织形貌如图9、10示。
4曲柄销受力分析在正常情况下，曲柄销承受以下几种应力：
（1）曲柄销自重。曲柄销的重量在曲柄销上产生的压应力很小；
（2）紧固螺母产生的轴向拉应力，该应力一般不大；
（3）抽油机的悬点载荷是随上、下冲程作周期性变化的，作用在曲柄销径向上的载荷也是同期性变化的。曲柄销主要承受连杆拉力所带来的交变弯矩，由交变弯矩所产生的弯曲应力具有不对称循环特征，最大应力为拉应力，最小应力为压应力，均产生在曲柄销表面。这种正负变化的不对称应力循环具有较强的疲劳破坏能力。
5曲柄销断裂原因分析
该曲柄销随设备已使用了22年，结合前面所做试验和检测结果，断口宏观检查表明曲柄销是在小载荷、低应力下的疲劳断裂；材质分析表明材料的化学成分符合要求；金相、硬度检测表明表面硬度偏高，表面致密，内部疏松，组织不均匀；电镜扫描分析说明曲柄销的断裂属于疲劳断裂；受力分析说明曲柄销在工作中，主要承受不对称循环应力。另一方面，曲柄销表面设计有键槽，存在应力集中，在长期不对称循环应力作用下，曲柄销的薄弱部位将会形成裂纹源，微裂纹会扩展形成宏观裂纹，最后由于剩余面积不够而发生瞬时断裂。
6结论及措施
（1）曲柄销材料组织正常，成分符合要求，表面硬度偏高。（2）电镜扫描发现断口具有典型的疲劳韧窝，属疲劳断裂。（3）断裂的主要原因是在低载荷、小应力集中下的弯曲疲劳断裂。采取以下措施：对目前在用的该型抽油机的所有曲柄销进行全面检测，发现问题及时更换；制造曲柄销时，应保证热处理效果，达到技术标准要求；设计抽油机时，应结合现场使用情况，适当改变曲柄销相关参数和结构，保证抽油机长期安全运行。
4结束语
（1）C-合金的耐蚀性能不仅取决材料的化学成分，而且取决于敏化温度区晶间腐蚀敏感性控制。
（2）不恰当的热处理，会使C-合金产生敏化作用，抗晶间腐蚀性能减弱。（3）C-合金在-℃耐蚀性能变差。热处理应选择在℃以下进行。
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