浙江至德鋼業有限公司技術人員通過多年時間操作不(bu)銹鋼焊接經驗總結,認為影響奧氏體不銹鋼焊接接頭晶間(jian)腐蝕因素主要有以下幾點:
1. 熱溫度和時間(jian)的影響
18-8型不銹鋼或其焊縫金屬在溫度為450~850時間越長,晶間腐蝕越嚴重,通常把450~850℃的溫度區間稱之為敏化溫度(又稱危險溫度區)當18-8型不銹鋼材及其焊接接頭,熱影響區最高溫度低于600℃或高于1000℃時,通常不會產生晶間腐蝕敏化現象。
2. 焊接條件的(de)影(ying)響
有人曾(ceng)進行過這(zhe)方面(mian)試驗,采用相(xiang)同(tong)成(cheng)分的(de)(de)(de)18-8型不銹鋼鋼板,選用相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)參(can)數施(shi)焊(han),其中(zhong)一批(pi)焊(han)接(jie)(jie)試件(jian)先(xian)放在-70℃冷(leng)卻后,在預(yu)冷(leng)溫(wen)度下施(shi)焊(han);另一批(pi)焊(han)接(jie)(jie)試件(jian)預(yu)先(xian)在450℃爐中(zhong)加(jia)熱,然后預(yu)熱到(dao)450℃狀(zhuang)態(tai)下施(shi)焊(han)。焊(han)后將這(zhe)兩批(pi)焊(han)接(jie)(jie)試件(jian)加(jia)工(gong)成(cheng)相(xiang)同(tong)尺(chi)寸的(de)(de)(de)試樣(yang)放在70℃相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)溶液中(zhong)分別保溫(wen)4h、6h、12h、24h。結果發現(xian)預(yu)先(xian)冷(leng)卻至-70℃的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)試樣(yang),即使保溫(wen)24h后也未發現(xian)任何(he)腐(fu)蝕(shi)痕跡;而預(yu)熱到(dao)450℃的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)試樣(yang),保溫(wen)12h已喪失了(le)耐晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)能力。這(zhe)說(shuo)明(ming)了(le)敏化溫(wen)度下的(de)(de)(de)停留時(shi)間(jian)對焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)有重要的(de)(de)(de)影響(xiang)。因(yin)此,對耐晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能要求(qiu)很(hen)高且尺(chi)寸不大的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)構件(jian),預(yu)先(xian)冷(leng)卻是一種(zhong)可行的(de)(de)(de)提高焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭耐晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)能力的(de)(de)(de)工(gong)藝措施(shi)。
3. 焊后熱(re)處(chu)理參(can)數的(de)影響(xiang)
用含(han)鈦的18-8型不銹鋼(gang)板材焊成(cheng)幾組焊接試(shi)件,用不同參(can)數的熱處理(li)進行(xing)了對比試(shi)驗(yan)。
a. 焊(han)(han)后焊(han)(han)接(jie)試樣不進(jin)行熱處(chu)理。
b. 焊后將焊接試樣(yang)放在爐內加熱,加熱到650℃,保溫2h,然后空冷(稱之敏化(hua)處(chu)理)。
c. 焊后將焊接試樣(yang)放在爐內加(jia)熱,加(jia)熱到880℃,保(bao)溫2h,然(ran)后空冷(稱(cheng)之為穩定化處理)。
d. 焊后將焊接試樣(yang)放(fang)在(zai)爐(lu)內加熱(re)(re),加熱(re)(re)到1050℃,保溫30mm然后水冷(leng)(稱(cheng)之固溶處理)。
將上(shang)述這(zhe)批焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣放(fang)在(zai)同一腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質中(zhong)進(jin)行晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗。從(cong)試(shi)(shi)驗結果(guo)可以看出:經(jing)敏化(hua)處理的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣耐(nai)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)最差;焊(han)(han)(han)后(hou)沒有進(jin)行熱(re)(re)處理的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣次之;穩定化(hua)處理和固溶處理的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣,與沒有熱(re)(re)處理的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣相比,耐(nai)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力不僅沒有降低反而提高(gao)了所(suo)以,為了提高(gao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭耐(nai)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力,在(zai)工藝上(shang)可采用這(zhe)兩種熱(re)(re)處理的(de)(de)方法。
4. 成(cheng)分和組(zu)織對晶間腐蝕(shi)的影(ying)響
焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)的(de)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi),除(chu)(chu)了上(shang)(shang)述因素(su)影響(xiang)之(zhi)(zhi)外(wai),更主要地(di)與其成(cheng)(cheng)分和組織(zhi)有關。若18-8型不(bu)銹鋼焊(han)(han)縫(feng)(feng)為純奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織(zhi),則比較容易形(xing)成(cheng)(cheng)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)。如果焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)中滲入適當(dang)的(de)鐵素(su)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su),就會使(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)形(xing)成(cheng)(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙相組織(zhi)。這(zhe)時,在(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶內以(yi)及晶粒(li)與晶粒(li)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)有一定數(shu)量的(de)鐵素(su)體(ti)(ti),它能(neng)分散(san)或(huo)隔(ge)斷所形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)鉻的(de)碳(tan)化物,使(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)晶粒(li)交界(jie)面上(shang)(shang)不(bu)會形(xing)成(cheng)(cheng)連續的(de)網狀鉻的(de)碳(tan)化物,從而(er)可(ke)提高焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)耐(nai)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)的(de)能(neng)力(li)。這(zhe)是在(zai)(zai)焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)中加(jia)入鐵素(su)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)的(de)又一種效果。鐵素(su)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)除(chu)(chu)鉻外(wai),還有鉬、釩、鎢(wu)、鈦(tai)、鈮、硅(gui)等。
在18-8型不銹鋼焊縫(feng)金屬中,滲入某些(xie)(xie)強烈形成(cheng)(cheng)碳化(hua)(hua)物元素(su)(su),如鈦、鈮(ni)、鉭、鋯(gao)等,同樣也能提(ti)高焊縫(feng)金屬抗晶間腐蝕能力。這是由于這些(xie)(xie)合(he)金元素(su)(su)很(hen)容(rong)易與(yu)碳結合(he)成(cheng)(cheng)很(hen)穩(wen)(wen)(wen)定的碳化(hua)(hua)物,從而(er)使鉻(ge)的碳化(hua)(hua)物大大減(jian)少(shao),在晶粒(li)邊界就不會出現貧鉻(ge)現象,使焊縫(feng)金屬內部組(zu)織穩(wen)(wen)(wen)定。這些(xie)(xie)能生成(cheng)(cheng)碳化(hua)(hua)物的合(he)金元素(su)(su),稱它們為穩(wen)(wen)(wen)定化(hua)(hua)元素(su)(su)。
按照貧(pin)鉻(ge)理論,最根本有效(xiao)的(de)方法是降低(di)焊(han)(han)縫金屬(shu)中(zhong)碳(tan)的(de)含量(liang),直(zhi)到低(di)于它(ta)在奧氏體中(zhong)室溫(wen)附近的(de)溶解極(ji)限(xian),以徹(che)底(di)避免(mian)碳(tan)化物的(de)析出。這樣就(jiu)不(bu)(bu)會有貧(pin)鉻(ge)區帶,從而(er)就(jiu)達到了(le)防止(zhi)產生晶間腐蝕的(de)目的(de)。采用超低(di)碳(tan)18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)材質,配備超低(di)碳(tan)18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接材料(liao),其焊(han)(han)縫金屬(shu)抗晶間腐蝕能力得(de)到提高。
除上述因素外,對(dui)18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)抗(kang)晶(jing)間腐(fu)蝕有(you)影響(xiang)的(de)(de)還(huan)有(you)加工硬化。對(dui)不(bu)(bu)含有(you)穩定化元素的(de)(de)18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou),受過(guo)冷變形后,對(dui)不(bu)(bu)同(tong)腐(fu)蝕介質的(de)(de)抗(kang)晶(jing)間腐(fu)蝕性能均(jun)有(you)所提高,但提高程度是各(ge)不(bu)(bu)相同(tong)的(de)(de)。選擇(ze)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)焊接(jie)方法和焊接(jie)工藝,通(tong)過(guo)對(dui)其焊縫(feng)金(jin)屬成分、組織(zhi)以及焊接(jie)熱(re)循環的(de)(de)調整,可對(dui)焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)抗(kang)晶(jing)間腐(fu)蝕產生一(yi)定的(de)(de)影響(xiang)。