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奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀
2010/10/9 11:25:11 来源:51网络采购 点击:434次
内容摘要:奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢焊接接头在焊后快速冷却时,碳在奥氏体组织中将呈现过饱和状态,一旦遇到400~850℃的加热及适当的保留时间,将会在晶界析出铬的碳化物,造成附近铬的固溶度下降。若铬的固溶度低于wCr12%,将失去原有的耐腐蚀性而被腐蚀。另外,碳的固溶度还将随铬、镍含量的增加而降低,其晶间腐蚀倾向将增大。因此,如何降低和防止奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀倾向就是一个重要问题。一般来说,可以采取如下措施:
(1)通过母材和焊接材料调整焊缝金属的化学成分
1)降低含碳量。使用含碳量较低的母材和焊接材料,焊缝金属含碳量越高,碳和铬形成的碳化物的几率越大,在晶界上产生的晶间腐蚀的倾向也越大。因此,为了降低碳含量,可选用含碳量≤wC0.08%的低碳,甚至于含碳量≤wC0.03%的超低碳不锈钢母材和焊接材料。
2)加入稳定剂。选用含Ti、Nb的不锈钢做为母材和焊接材料,钢材中加入合金成分Ti起稳定剂的作用,Ti、Nb与C的亲合力强,因此,容易生成稳定的化合物,从而避免了C夺  Cr的现象,以保持钢中有足够的含铬量。
3)焊缝金属形成奥氏体-铁素体双相组织。单相奥氏体组织比较容易形成晶间腐蚀。如果焊缝金属中渗入适当的铁素体形成元素,就会使焊缝金属形成奥氏体-铁素体双相组织。单相奥氏体组织具有粗大树枝状晶粒特征,经过敏化后出现的贫铬层能贯穿于晶粒之间而构成腐蚀介质的集中通道,因而具有较大的腐蚀倾向。在焊接材料中加入适量的Mo、Si等铁素体形成元素,可以在单相奥氏体A中形成铁素体组织,从而割断了奥氏体粗大树枝状晶粒所构成的集中通道,降低了晶间腐蚀。此外,铬在铁素体中的扩散速度比较大,溶解度比较高,当奥氏体晶界形成碳化物时,铬会从铁素体中较快扩散到晶界,防止了晶界附近贫铬层形成。实践证明,奥氏体不锈钢中单相奥氏体相渗入5%左右的铁素体相,形成奥氏体和少量的铁素体的双相组织,可以获得较好的抗晶间的腐蚀能力。因此,采用埋弧焊焊接较重要的奥氏体不锈钢焊缝时,可选用0Cr18Ni9Si2焊丝,选用以氟化物为基础的无氧或低氧焊剂,可以达到满意的效果。
(2)工艺方面的措施
1)焊后固溶处理。奥氏体不锈钢或其焊缝金属在敏化温度450~850℃停留时间愈长,晶间腐蚀愈严重。当奥氏体不锈钢及其焊接热影响区最高温度低于450℃或高于900℃时,通常不会产生晶间腐蚀敏化现象。当加热温度低于450℃或高于900℃时,通常不会产生晶间腐蚀敏化现象。当加热温度低于450℃或在敏化区停留时间很短,碳的扩散能力弱或来不及析出,不会形成贫铬层,不致造成晶间腐蚀。焊后将焊件在炉内加热到1050℃,保温30min,然后水冷,进行固溶处理,使碳化物发生分解和重新溶入奥氏体中,消除了贫铬现象,也就提高了抗晶间腐蚀能力。固溶处理对18-8型不锈钢来说还是最有效的软化处理,处理后不锈钢的强度很低,而塑性很高。例如1Cr18Ni9Ti通过固溶处理后,屈服极限σS≥200MPa,伸长率≥40%。
2)焊后稳定化处理。稳定化处理的目的在于彻底消除晶间腐蚀的倾向。稳定化处理的加热温度应高于碳化物(Cr·Fe)23C6完全溶解的温度而低于碳化钛完全溶解的温度,以使(Cr·Fe)23C6完全溶解而保留部分碳化钛,随后冷速要缓慢,以便使加热时溶于奥氏体中的那一部分碳化钛在冷却时充分析出,从而相对提高了固溶体的含铬量,增加其耐蚀能力。1Cr18Ni9Ti采用稳定化处理的工艺为:加热温度850~880℃,保温6h,空冷或随炉冷。
3)采用适当的焊接规范。在保证焊接质量的前提下,宜采用小电流、快速焊和短弧焊,,以减小热影响区的范围。尤其是厚度较薄的不锈钢板,宜采用直流反接法,以减少熔池产生过热现象和烧穿现象。
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