浙江至德鋼業有限公司技術人員通過多年時間操作不銹(xiu)鋼焊接(jie)經驗總結,認為影響奧氏體不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕因素主要有以下幾點:
1. 熱溫(wen)度和時間的(de)影響
18-8型不(bu)銹鋼(gang)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(han)接條件的(de)影響(xiang)
有(you)人曾(ceng)進行過這方(fang)面試(shi)驗(yan),采用相(xiang)同成(cheng)分的(de)(de)(de)18-8型不(bu)銹鋼鋼板,選用相(xiang)同的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)參(can)數(shu)施(shi)焊(han)(han),其(qi)中一批焊(han)(han)接(jie)試(shi)件先(xian)放在-70℃冷(leng)卻(que)(que)后(hou),在預(yu)冷(leng)溫度下施(shi)焊(han)(han);另一批焊(han)(han)接(jie)試(shi)件預(yu)先(xian)在450℃爐中加熱,然后(hou)預(yu)熱到450℃狀(zhuang)態下施(shi)焊(han)(han)。焊(han)(han)后(hou)將這兩批焊(han)(han)接(jie)試(shi)件加工(gong)成(cheng)相(xiang)同尺寸的(de)(de)(de)試(shi)樣放在70℃相(xiang)同的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕溶液中分別保溫4h、6h、12h、24h。結果發(fa)現預(yu)先(xian)冷(leng)卻(que)(que)至(zhi)-70℃的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)試(shi)樣,即使保溫24h后(hou)也未發(fa)現任何腐(fu)(fu)蝕痕跡(ji);而預(yu)熱到450℃的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)試(shi)樣,保溫12h已喪失了耐(nai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)能力。這說明了敏化溫度下的(de)(de)(de)停留時間(jian)(jian)對焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性有(you)重要(yao)的(de)(de)(de)影響。因此,對耐(nai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕性能要(yao)求很(hen)高且尺寸不(bu)大的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)構(gou)件,預(yu)先(xian)冷(leng)卻(que)(que)是(shi)一種(zhong)可行的(de)(de)(de)提高焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)耐(nai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕能力的(de)(de)(de)工(gong)藝措施(shi)。
3. 焊后熱處理參數的影響(xiang)
用含鈦的18-8型不(bu)(bu)銹鋼板(ban)材焊成(cheng)幾組(zu)焊接試件(jian),用不(bu)(bu)同參(can)數的熱處理進行了對比試驗。
a. 焊后焊接試樣不進行熱(re)處(chu)理。
b. 焊后(hou)將(jiang)焊接(jie)試樣放在爐(lu)內加(jia)熱(re),加(jia)熱(re)到(dao)650℃,保溫2h,然后(hou)空冷(稱之敏(min)化(hua)處理(li))。
c. 焊(han)后將焊(han)接(jie)試樣放在爐內加熱,加熱到880℃,保(bao)溫2h,然后空冷(稱之為穩定化處理)。
d. 焊后(hou)將焊接(jie)試樣放在(zai)爐內加熱,加熱到1050℃,保溫30mm然后(hou)水冷(稱之固溶處理(li))。
將上(shang)述這(zhe)批焊接(jie)(jie)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)放在(zai)同一腐(fu)(fu)蝕介質中進(jin)行晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕試(shi)驗。從試(shi)驗結(jie)果可以看出(chu):經敏化處理(li)(li)的(de)焊接(jie)(jie)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)耐晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕性能最(zui)差(cha);焊后沒(mei)有(you)進(jin)行熱(re)處理(li)(li)的(de)焊接(jie)(jie)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)次之;穩定(ding)化處理(li)(li)和固溶(rong)處理(li)(li)的(de)焊接(jie)(jie)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang),與沒(mei)有(you)熱(re)處理(li)(li)的(de)焊接(jie)(jie)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)相比,耐晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕能力不僅(jin)沒(mei)有(you)降低反而提高(gao)了(le)所以,為了(le)提高(gao)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭耐晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕能力,在(zai)工藝(yi)上(shang)可采用這(zhe)兩種熱(re)處理(li)(li)的(de)方法。
4. 成分(fen)和組織(zhi)對晶(jing)間腐蝕的影響(xiang)
焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi),除了上述(shu)因素(su)(su)影(ying)響之外(wai)(wai),更主(zhu)要地與其成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)和組織(zhi)有(you)關。若18-8型不銹鋼焊縫(feng)(feng)為(wei)純(chun)奧(ao)氏體(ti)組織(zhi),則比(bi)較容易(yi)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)。如果(guo)(guo)焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬中滲入(ru)適當的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su),就(jiu)會使(shi)(shi)焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)奧(ao)氏體(ti)-鐵素(su)(su)體(ti)雙相組織(zhi)。這時,在奧(ao)氏體(ti)晶(jing)(jing)內以及晶(jing)(jing)粒與晶(jing)(jing)粒之間(jian)有(you)一(yi)定數量(liang)的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti),它(ta)能分(fen)散(san)或隔斷所形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)鉻的(de)(de)碳化物,使(shi)(shi)奧(ao)氏體(ti)的(de)(de)晶(jing)(jing)粒交界面上不會形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)連續的(de)(de)網狀鉻的(de)(de)碳化物,從而可提(ti)高焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬耐(nai)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)能力。這是在焊縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬中加(jia)入(ru)鐵素(su)(su)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)又一(yi)種效果(guo)(guo)。鐵素(su)(su)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)除鉻外(wai)(wai),還有(you)鉬、釩、鎢、鈦、鈮、硅等。
在18-8型(xing)不銹鋼焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中,滲(shen)入(ru)某些(xie)強烈形(xing)成碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)元(yuan)素(su),如鈦(tai)、鈮、鉭、鋯等,同樣(yang)也能(neng)提(ti)高(gao)焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)抗晶(jing)間(jian)腐蝕能(neng)力(li)。這是由于這些(xie)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)很容易與碳(tan)(tan)(tan)結合(he)成很穩定的碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu),從而(er)使(shi)鉻的碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)大(da)大(da)減少,在晶(jing)粒邊界就不會(hui)出現貧鉻現象,使(shi)焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)內部組織穩定。這些(xie)能(neng)生成碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su),稱它(ta)們為穩定化(hua)(hua)元(yuan)素(su)。
按照貧鉻(ge)理論(lun),最根本有效(xiao)的方(fang)法是降低(di)(di)焊(han)(han)縫金屬(shu)中碳(tan)(tan)的含量,直(zhi)到(dao)低(di)(di)于(yu)它在奧氏體中室溫附近的溶解極限(xian),以徹底避免碳(tan)(tan)化物的析出。這樣(yang)就不會有貧鉻(ge)區(qu)帶,從(cong)而就達到(dao)了防止產生晶(jing)間腐(fu)蝕的目的。采用超(chao)(chao)低(di)(di)碳(tan)(tan)18-8型不銹鋼材質,配(pei)備超(chao)(chao)低(di)(di)碳(tan)(tan)18-8型不銹鋼焊(han)(han)接材料(liao),其焊(han)(han)縫金屬(shu)抗晶(jing)間腐(fu)蝕能力得到(dao)提(ti)高。
除上述(shu)因素(su)外,對(dui)18-8型(xing)不(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)抗晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)有(you)影響(xiang)的(de)(de)(de)還有(you)加工(gong)硬化(hua)。對(dui)不(bu)含有(you)穩(wen)定化(hua)元素(su)的(de)(de)(de)18-8型(xing)不(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou),受過(guo)冷變形后(hou),對(dui)不(bu)同腐蝕(shi)介質(zhi)的(de)(de)(de)抗晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)性能(neng)均有(you)所提(ti)高(gao),但(dan)提(ti)高(gao)程度(du)是(shi)各不(bu)相同的(de)(de)(de)。選擇不(bu)同的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法和焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝(yi),通(tong)過(guo)對(dui)其焊(han)(han)縫(feng)金屬成分(fen)、組織(zhi)以及焊(han)(han)接(jie)(jie)熱循環(huan)的(de)(de)(de)調(diao)整,可(ke)對(dui)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)抗晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)產生一定的(de)(de)(de)影響(xiang)。