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奧氏體不銹鋼焊接問題的原因及防止措施
焊接接頭的晶間腐蝕問題
產生原因:
奧氏體鋼在固溶狀態下碳以過飽和的形式溶解于γ固溶體,加熱時過飽和的碳以碳化銘的形式沿晶界析出。碳化銘的析出消耗了大量的銘,因而使晶界附近銘的含量降到低于鈍化所需要的最低量(12%),形成貧銘層。貧銘層的電極電位比晶粒內低得多。當金屬與腐蝕介質接觸時,就形成了微電池。電極電位低的晶界成為陽極,被腐蝕溶解形成晶間腐蝕。防止措施:
(1)降低母材和焊縫中的含碳量,將鋼中的碳降低到小于或等于其室溫時在γ相中的溶解度,這樣在加熱時就不會有或很少有碳化銘析出,從而從根本上避免貧銘層的形成。
(2)在鋼中加入穩定的碳化物形成元素,改變碳化物的類型,如向鋼中加入與碳親和力大于銘的鈦、鈮、鉭等,這些元素將優先與碳結合而避免形成碳化銘,從而避免了碳化銘的產生。
(3)焊后進行固溶處理,固溶處理可使已經析出的碳化銘重新溶于奧氏體中,但對大型復雜零部件則有一定的困難。且在加熱時會反復形成碳化銘。
(4)改變焊縫的組織狀態,使焊縫由單一的γ相改變為γ+δ雙相。當焊縫中存在一定數量的初析鐵素體δ相時,可以打亂粗大的柱狀樹枝晶,使面積較小而直的晶界變為曲折的晶界,破壞了腐蝕通道。
焊接接頭刀口腐蝕
產生原因:刀口腐蝕一般發生在焊后再次在敏化溫度區間加熱時,即高溫過
熱與中溫敏化連續作用的條件下,產生原因也和碳化銘析出后形成貧銘層有關。防止措施:
(1)降低含碳量,最好采用超低碳不銹鋼。對于穩定化不銹鋼,要求碳含量小于等于0.06%
(2)減少近縫區過熱,盡量選用較小的線能量,以減少過熱區在高溫停留的時間。
(3)合理安排焊接順序,刀口腐蝕不僅產生于焊后在敏化溫度再熱時,而在多層焊與雙面焊時后一條焊縫的熱作用,有可能對先焊焊縫的過熱區起到敏化溫度再加熱的作用,在與腐蝕介質接觸時,也會產生刀口腐蝕。
(4)焊后進行穩定化處理,對于可能在敏化溫度區工作的產品,焊后進行穩定化處理可使過熱區的碳與穩定劑結合為穩定的碳化物,從而在工作中不會再以碳化銘形式析出。
應力腐蝕開裂問題
產生原因:純金屬一般沒有應力腐蝕開裂的傾向,而在不銹鋼中,奧氏體鋼比鐵素體鋼或馬氏體鋼對應力腐蝕更為敏感。奧氏體鋼在焊接應力和腐蝕介質的共同作用下就會有應力腐蝕開裂的傾向。
防止措施:
(1)正確選用材料,根據介質特性,選用對應力腐蝕開裂敏感性低的材料是防止應力腐蝕開裂最根本的措施。
(2)消除產品的殘余應力,消除或減少結構或部件中的殘余應力,是降低奧氏體不銹鋼應力腐蝕開裂敏感性的重要措施。
(3)對材料進行防蝕處理,通過電鍍、噴鍍、襯里等方法,用金屬或非金屬覆蓋層將金屬與腐蝕介質隔離。
(4)改進部件結構及接頭設計,由于設計的不合理,往往會形成較大的應力集中或在制造中產生較大的殘余應力。
焊接接頭的熱裂紋問題
產生原因:奧氏體不銹鋼對熱裂紋比較敏感,主要是由冶金因素決定的,即由鋼的化學成分、組織與性能決定的。由于奧氏體鋼是單相組織,焊縫從凝固冷卻到室溫不發生相變,很容易形成方向性很強的粗大柱狀晶組織,為低熔點物質的偏析與集中創造了條件;且奧氏體鋼中合金元素的品種多,數量大,不僅硫、磷等雜質會與鐵形成低熔點共晶,合金元素之間或與雜質之間作用也會形成低熔點化合物或共晶;奧氏體鋼的熱物理性能對裂紋敏感性亦有著直接的影響。
防止措施:
(1)嚴格控制有害雜志,主要是硫、磷的數量。
(2)調整焊縫金屬為雙相組織,因為純奧氏體組織的焊縫很容易產生結晶裂紋。
(3)合理進行合金化。
(4)工藝上,為降低焊縫的熱裂傾向,應盡可能減少熔池過熱和接頭的殘余應力。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業有限公司
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