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奥氏体不锈钢焊热影响区的刀状腐蚀
2010/10/9 11:26:59 来源:51网络采购 点击:1028次
内容摘要:奥氏体不锈钢焊热影响区的刀状腐蚀
在含有稳定化元素(Ti、Nb)的奥氏体不锈钢(如1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等)中,焊接热影响区过热区在腐蚀介质作用下,发生与熔合线平行的深沟状类似刀痕的腐蚀,被称为“刀状腐蚀”,图3-12所示为18-12Mo2Ti钢的刀状腐蚀照片。刀状腐蚀也是晶间腐蚀,刀状腐蚀严重时,可使焊缝金属整条脱落。腐蚀初始宽度只有3~5个晶粒,不超过0.1mm,后来可扩大到1.0~1.5mm。腐蚀宽度与过热区宽度有关,由焊接方法及焊接工艺参数(焊接线能量)而定。如电渣焊时,腐蚀区宽度可达3.0~5.0mm。
(1)“刀状腐蚀”的形成机理 刀状腐蚀只是焊接接头出现的一种特殊的晶间腐蚀,它也Cr和C化物(Cr­23C6)析出有密切的关系。它是经历“高温过热”和“中温敏化”两个热过程发生的。

1)高温过热。在含有钛和铌的奥氏体不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)中,碳和钛或铌的亲力比铬大,首先形成钛或铌的碳化物。若钢中钛或铌的含量足够高(与碳含量有关,Ti≥8C或Nb≥10C或Ti+Nb≥10C),就不会形成铬的碳化物,而保证奥氏体相中铬的含量不降低,不会出现贫铬现象,具有较高的抗晶间腐蚀能力。但是,在焊接时,在焊接热影响区过热区的高温下,钛或铌的碳化物向奥氏体相溶解。在高温下,碳比钛的扩散速度要大得多,所以溶解的碳可以迅速向晶界处迁移。冷却后,奥氏体相溶解有较多的钛原子,而晶界处含有较多的碳原子。钛或铌就失去了稳定碳的作用。
2)中温敏化。如果已经溶解了钛或铌的碳化物的焊接接头再次被加热(如多层焊或工作温度)到450~850℃的危险温度,钛在奥氏体相里的扩散速度非常慢,没有可能移动到晶界与碳再次结合,于是在晶界附近的碳就会与附近的Cr在此处形成碳化铬,产生Cr的碳化物,使晶界贫铬而产生一种特殊的晶间腐蚀。由于是在焊缝两侧的对称的较窄区域发生的,形如刀状,故称“刀状腐蚀”。
根据上面分析可知,这种刀状腐蚀只出现在含有稳定剂Ti、Nb的奥氏体钢不锈钢中。特别是这种钢的焊接接头受到焊接热循环的作用,在过热区发生了TiC和NbC的溶解,这时的稳定剂Ti、Nb已经失去其稳定C的作用。如果该接头被再次加热到450~850℃的晶间腐蚀敏化温度或在这个温度范围下工作,则有出现刀状腐蚀的危险。火电机组的运行温度正是产生刀状腐蚀的危险温度,因此这样的接头在火电厂运行时要特别注意。
另外,含有稳定剂的奥氏体钢进行双面焊或多层焊,如果后道焊缝焊接时的热循环作用,使得焊接接头受热的450~850℃区域刚好落在前道焊缝焊接时接头的过热区,则这两次加热叠加在一起,就会产生刀状腐蚀。两次加热叠加的部位即是刀状腐蚀的部位,见图3-13。这时要尽可能调整焊接参数,使第二道焊缝所产生的敏化温度不落在第一道焊缝的过热区上。

(2)防止刀状腐蚀的措施严格控制焊接线能量, 采用加热尽可能集中的焊接放方法等,以便缩短在敏化温度区间的停留时间。
焊接方法和焊接参数合理选择后,还不能避免铬的碳化物的析出时,焊后可进行固溶处理,即将奥氏体钢焊接接头瞬时加热到1050~1100℃后急冷,使焊接时析出来的碳化铬分解并固溶到奥氏体相中去。
采用消除晶间腐蚀类似的稳定化处理。即加热到850~880℃这样一个铬的碳化物溶解、而钛及铌的碳化物析出的温度,并长时间(如6h)保温而使钛或铌的碳化物充分析出。
 
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