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奧氏體不銹鋼焊接常見(jiàn)問(wèn)題-晶間腐蝕
 

焊接接頭的晶間腐蝕
 

 
晶間腐蝕的三種情況

有些奧氏體不銹鋼的焊接接頭,在腐蝕介質(zhì)中工作一段時(shí)間后可能發(fā)生局部沿著晶界的腐蝕,一般稱此種腐蝕為晶間腐蝕,0Cr18Ni9不銹鋼晶間腐蝕如圖3所示。根據(jù)母材類(lèi)型和所采用焊接材料與焊接工藝不同,奧氏體不銹鋼焊接接頭可能發(fā)生在焊縫區(qū)、HAZ敏化去(600~1000℃)和熔合區(qū)。
 
奧氏體不銹鋼焊接接頭
 
1. 晶間腐蝕
 
不銹鋼晶間腐蝕

(1)產(chǎn)生晶間腐蝕的原因


 
奧氏體不銹鋼焊縫和HAZ敏化區(qū)的晶間腐蝕,都與敏化過(guò)程使晶界形成貧鉻層有關(guān)。焊縫產(chǎn)生晶間腐蝕可有兩種情況:一種是焊態(tài)下已有Cr23C6
 
析出,如多層焊縫的重復(fù)加熱區(qū)域;另一種為接頭在焊態(tài)下無(wú)貧鉻層,但焊后經(jīng)過(guò)敏化溫度區(qū)間,因而具有晶間腐蝕傾向。
 
奧氏體不銹鋼在加熱到450~850℃時(shí),對(duì)晶間腐蝕最敏感,此溫度區(qū)間稱敏化溫度區(qū)。這是因?yàn)楫?dāng)溫度低于450℃時(shí),碳原子活動(dòng)能力很弱,Cr23C6析出困難不會(huì)形成貧鉻層;而當(dāng)溫度高于850℃時(shí),晶粒內(nèi)部的鉻獲得了的動(dòng)能,擴(kuò)展到晶界,從而使已形成的貧鉻層消失;而在450~850℃溫度區(qū)間內(nèi),既有利于Cr23C6的析出,晶粒內(nèi)部的鉻原子又不能擴(kuò)散到晶界,最容易形成貧鉻層,對(duì)晶間腐蝕最敏感。當(dāng)然,如果在450~850℃溫度區(qū)間加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間,晶內(nèi)的鉻原子也可以擴(kuò)散到晶界使貧鉻層消失。
 

(2)防止焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的措施

 

①冶金措施

 

白色的奧氏體和灰黑色的鐵素體

使焊縫金屬具有奧氏體-鐵素體雙相組織,其鐵素體的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在4%~12%范圍內(nèi),不僅能提高焊縫金屬抗晶間腐蝕的能力和抗應(yīng)力腐蝕的能力,同時(shí)還能提高焊縫金屬抗熱裂紋的能力。
在焊縫金屬中滲入比鉻更容易與碳結(jié)合的穩(wěn)定化元素,如鈦、鈮、鉭和鋯等。一般認(rèn)為認(rèn)為鈦碳比大于5時(shí),能提高抗晶間腐蝕的能力。試驗(yàn)結(jié)果證明,鈦碳比大于或等于6.7時(shí)才有明顯的效果;大于7.8時(shí),才能徹底地改善晶間腐蝕的傾向。這是由于鈦優(yōu)先地與全部的碳結(jié)合,消除了晶間的貧鉻地帶,從而改善了抗蝕性。
超低碳有利于防止晶間腐蝕。最大限度地降低碳在焊縫金屬中的含量,達(dá)到低于碳在不銹鋼中室溫溶解極限值以下,使碳不可能與鉻生成Cr23C6,從根本上消除晶界的貧鉻區(qū)。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在焊縫金屬中小于0.03%時(shí),就能提高焊縫金屬的抗晶間腐蝕能力。
如上所述,為了使焊縫金屬中含有恰當(dāng)?shù)暮辖鹪胤N類(lèi)和數(shù)量,只有從焊接材料著手,選擇滿足上述冶金因素條件的焊條、焊劑及焊絲,才能使焊縫金屬達(dá)到不產(chǎn)生晶間腐蝕的目的。
 

②工藝措施
 

選擇合適的焊接方法,即選擇熱輸入最小的焊接方法,讓焊接接頭盡可能地縮短在敏化溫度區(qū)間停留的時(shí)間。對(duì)于薄件、小型規(guī)則的焊接接頭,應(yīng)選用能量集中的真空電子束焊、等離子弧焊、鎢極氬弧焊;對(duì)于中等厚度的板材的焊縫,可采用熔化極氣體保護(hù)焊;而大厚度的板材的焊接,選用埋弧焊、焊條電弧焊為常用的焊接方法,氣焊不宜采用。
 
焊接參數(shù)應(yīng)在保證焊縫質(zhì)量的前提下,采用小的焊接電流,最快的焊接速度。
 
在操作上盡量采用窄焊縫,多道多層焊,并注意每焊完一道焊縫后要等焊接處冷卻至室溫再進(jìn)行下一道焊縫的焊接。在施焊過(guò)程中,不允許焊條或焊絲擺動(dòng);焊接管子采用氬弧焊打底時(shí),可以不加填充材料進(jìn)行熔焊,在可能的條件下,管內(nèi)通氬氣保護(hù)。其作用是保護(hù)熔池不易氧化,加快焊縫的冷卻速度,有利于背面焊縫的成形。對(duì)于接觸腐蝕介質(zhì)的焊縫,在有條件的情況下一定要最后施焊,以減少接觸介質(zhì)焊縫的受熱次數(shù)。
         強(qiáng)制焊接區(qū)的快速冷卻。


貧鉻導(dǎo)致的晶間腐蝕

對(duì)于有的規(guī)則的焊縫,在可能的條件下焊縫背面可用純銅墊,在銅墊上通水或通保護(hù)氣體等方式進(jìn)行強(qiáng)迫冷卻,有利于防止焊接接頭的晶間腐蝕,因?yàn)榭焖倮鋮s可以防止貧鉻層的形成。
進(jìn)行固溶處理或穩(wěn)定化處理。奧氏體不銹鋼的熱處理方法有固溶處理和穩(wěn)定化處理。
         固溶處理
固溶處理是把鋼加熱到1050~1150℃,得到成分均勻的單相奧氏體組織,然后快冷,使高溫過(guò)飽和固溶體組織狀態(tài)保持到室溫。固溶處理后,奧氏體不銹鋼具有最低的強(qiáng)度和硬度,最好的耐蝕性,是防止晶間腐蝕的重要手段。出現(xiàn)敏化現(xiàn)象的奧氏體不銹鋼可再次用固溶處理來(lái)消除。
 
         穩(wěn)定化處理是針對(duì)含穩(wěn)定劑的奧氏體不銹鋼而設(shè)計(jì)的一種熱處理工藝。
奧氏體不銹鋼中加穩(wěn)定劑(Ti或Nb)的目的是讓鋼中的碳與Ti或Nb形成穩(wěn)定的TiC或NbC,而不形成Cr23C6,從而防止晶間腐蝕。穩(wěn)定化處理加熱溫度高于Cr23C6的溶解溫度,低于TiC或NbC的溶解溫度,一般在850~900℃,并保溫2~4h。穩(wěn)定化處理也可用于消除因敏化加熱而產(chǎn)生的晶間腐蝕傾向。




參考文獻(xiàn):https://wenku.baidu.com/view/c5f16d1aa300a6c30c229fa5.html 

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