奥氏体不锈钢焊接问题的原因及防止措施

焊接接头的晶间腐蚀问题

产生原因

奥氏体钢在固溶状态下碳以过饱和的形式溶解于γ固溶体,加热时过饱和的碳以碳化铭的形式沿晶界析出。碳化铭的析出消耗了大量的铭,因而使晶界附近铭的含量降到低于钝化所需要的最低量(12%),形成贫铭层。贫铭层的电极电位比晶粒内低得多。当金属与腐蚀介质接触时,就形成了微电池。电极电位低的晶界成为阳极,被腐蚀溶解形成晶间腐蚀。防止措施:

1)降低母材和焊缝中的含碳量,将钢中的碳降低到小于或等于其室温时在γ相中的溶解度,这样在加热时就不会有或很少有碳化铭析出,从而从根本上避免贫铭层的形成。

2)在钢中加入稳定的碳化物形成元素,改变碳化物的类型,如向钢中加入与碳亲和力大于铭的钛、铌、钽等,这些元素将优先与碳结合而避免形成碳化铭,从而避免了碳化铭的产生。

3)焊后进行固溶处理,固溶处理可使已经析出的碳化铭重新溶于奥氏体中,但对大型复杂零部件则有一定的困难。且在加热时会反复形成碳化铭。

4)改变焊缝的组织状态,使焊缝由单一的γ相改变为γ+δ双相。当焊缝中存在一定数量的初析铁素体δ相时,可以打乱粗大的柱状树枝晶,使面积较小而直的晶界变为曲折的晶界,破坏了腐蚀通道。

焊接接头刀口腐蚀

产生原因:刀口腐蚀一般发生在焊后再次在敏化温度区间加热时,即高温过

热与中温敏化连续作用的条件下,产生原因也和碳化铭析出后形成贫铭层有关。防止措施:

1)降低含碳量,最好采用超低碳不锈钢。对于稳定化不锈钢,要求碳含量小于等于0.06%

2)减少近缝区过热,尽量选用较小的线能量,以减少过热区在高温停留的时间。

3)合理安排焊接顺序,刀口腐蚀不仅产生于焊后在敏化温度再热时,而在多层焊与双面焊时后一条焊缝的热作用,有可能对先焊焊缝的过热区起到敏化温度再加热的作用,在与腐蚀介质接触时,也会产生刀口腐蚀。

4)焊后进行稳定化处理,对于可能在敏化温度区工作的产品,焊后进行稳定化处理可使过热区的碳与稳定剂结合为稳定的碳化物,从而在工作中不会再以碳化铭形式析出。

应力腐蚀开裂问题

产生原因:纯金属一般没有应力腐蚀开裂的倾向,而在不锈钢中,奥氏体钢比铁素体钢或马氏体钢对应力腐蚀更为敏感。奥氏体钢在焊接应力和腐蚀介质的共同作用下就会有应力腐蚀开裂的倾向。

防止措施:

1)正确选用材料,根据介质特性,选用对应力腐蚀开裂敏感性低的材料是防止应力腐蚀开裂最根本的措施。

2)消除产品的残余应力,消除或减少结构或部件中的残余应力,是降低奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂敏感性的重要措施。

3)对材料进行防蚀处理,通过电镀、喷镀、衬里等方法,用金属或非金属覆盖层将金属与腐蚀介质隔离。

4)改进部件结构及接头设计,由于设计的不合理,往往会形成较大的应力集中或在制造中产生较大的残余应力。

焊接接头的热裂纹问题

产生原因:奥氏体不锈钢对热裂纹比较敏感,主要是由冶金因素决定的,即由钢的化学成分、组织与性能决定的。由于奥氏体钢是单相组织,焊缝从凝固冷却到室温不发生相变,很容易形成方向性很强的粗大柱状晶组织,为低熔点物质的偏析与集中创造了条件;且奥氏体钢中合金元素的品种多,数量大,不仅硫、磷等杂质会与铁形成低熔点共晶,合金元素之间或与杂质之间作用也会形成低熔点化合物或共晶;奥氏体钢的热物理性能对裂纹敏感性亦有着直接的影响。

防止措施:

1)严格控制有害杂志,主要是硫、磷的数量。

2)调整焊缝金属为双相组织,因为纯奥氏体组织的焊缝很容易产生结晶裂纹。

3)合理进行合金化。

4)工艺上,为降低焊缝的热裂倾向,应尽可能减少熔池过热和接头的残余应力。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|小口径厚壁钢管-浙江至德钢业有限公司

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