晶间腐蚀是沿金属晶粒边界产生的腐蚀现象,外观仍有金属光泽,但经轻轻敲击便会破碎成细粒。由于不锈钢管发生晶间腐蚀时无明显特征,不易检查,会造成设备的突然破坏,所以危害性极大。据相关资料统计表明晶间腐蚀占金属腐蚀的10.2%

关于不锈钢管晶间腐蚀的机理有多种学说,主要有―贫Cr理论‖和―晶界杂质选择性溶解理论‖等。其中以高铬碳化物在晶界沉淀现象为前提的―贫Cr理论‖比较被人们所接受。贫铬理论是最早被提出解释晶间腐蚀的,在实践中已得到证实,是目前人们最广泛接受的理论,可以满意的说明奥氏体不锈钢管晶间腐蚀问题。碳在奥氏体中的饱和溶解度小于0.02%,一般不锈钢管的含碳量都高于这个数值.不锈钢管从固溶温度冷却下来时,碳处于过饱和。奥氏体不锈钢管400-850℃(敏化温度区)的温度范围内时,会有高铬碳化物(主要为Cr23C6)在晶界析出。由于Cr23C6含铬量很高,而铬在奥氏体中扩散速率很低,这样就在晶界两侧形成了贫铬区,其含铬量低于12mass%,因而钝化性能与晶粒不同,即晶界区和晶粒本体有了明显的差异,晶粒与晶界构成活态-钝态的微电偶结构,造成晶界腐蚀。

奥氏体不锈钢管在氧化性或弱氧化介质中发生晶间腐蚀,多数是由于热处理不当造成的。经过固溶处理的奥氏体不锈钢管450-850℃温度范围保温或缓慢冷却处理时,就会在一定的腐蚀性介质中呈现晶间腐蚀敏感性,所以这个温度称为敏化温度区。

2006年,罗宏,龚敏等对晶间腐蚀的―贫铬理论‖和―晶界杂质选择性溶解理论‖进行了讨论研究,指出碳的含量是影响奥氏体不锈钢管晶间腐蚀的最主要因素,不锈钢管中碳的含量小于0.03%时,晶间腐蚀敏感性大大降低,其敏感性随碳含量的增加而增加。

2014年,康喜唐,王伯文等对影响TP321不锈钢管耐晶间腐蚀性能的因素进行了分析,从化学成分、金相组织、工艺流程,热处理制度等方面研究可能导致耐腐蚀性降低的原因。并指出固溶处理保温温度设为1050℃,对TP321不锈钢管耐晶间腐蚀性能有利。若TP321不锈钢管在敏感温度区间(400-850℃)内使用且环境存在强腐蚀介质,应对钢管进行稳定化热处理。毕海娟、杨瑞成等用扩散理论解释了敏化处理时晶间发生了贫铬现象。通过贫铬区宽度d与铬在奥氏体和铁素体中敏化处理及去敏化处理时扩散距离的对比,说明敏化处理时发生了贫铬现象,去敏化处理时铬可以扩散到贫铬晶界从而使贫铬现象减轻甚至消除。

晶界σ相析出导致晶间腐蚀是最具代表性的第二相析出理论,用于解释低碳或超低碳不锈钢管晶间腐蚀敏感性,因为晶界贫铬理论此时不再适用。σ相是铁和铬的金属间化合物,含铬质量分数为18-54%。σ相在晶界的析出同样会引起晶界区的贫铬,由此导致晶间腐蚀。