浙江至德鋼業有限公司技術人員通過多年時間操作不銹鋼焊(han)接經驗總結,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. 熱溫度和時間的影響(xiang)
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. 焊接條件的影響
有(you)人曾進行過這(zhe)方(fang)面試(shi)(shi)(shi)驗,采(cai)用(yong)(yong)相(xiang)(xiang)同成分(fen)的(de)(de)(de)(de)18-8型不(bu)銹鋼鋼板,選用(yong)(yong)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)參數(shu)施焊,其中一(yi)批焊接(jie)試(shi)(shi)(shi)件先放(fang)在(zai)(zai)-70℃冷(leng)卻(que)后,在(zai)(zai)預(yu)冷(leng)溫(wen)度下(xia)(xia)施焊;另一(yi)批焊接(jie)試(shi)(shi)(shi)件預(yu)先在(zai)(zai)450℃爐中加熱(re),然后預(yu)熱(re)到(dao)450℃狀(zhuang)態下(xia)(xia)施焊。焊后將這(zhe)兩批焊接(jie)試(shi)(shi)(shi)件加工(gong)成相(xiang)(xiang)同尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣放(fang)在(zai)(zai)70℃相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)溶(rong)液(ye)中分(fen)別保溫(wen)4h、6h、12h、24h。結果發現預(yu)先冷(leng)卻(que)至-70℃的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)試(shi)(shi)(shi)樣,即使保溫(wen)24h后也未發現任何腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)痕跡;而預(yu)熱(re)到(dao)450℃的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)試(shi)(shi)(shi)樣,保溫(wen)12h已(yi)喪(sang)失(shi)了(le)耐(nai)晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)能力。這(zhe)說明了(le)敏化(hua)溫(wen)度下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)停留時間對(dui)焊接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)有(you)重要的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。因此(ci),對(dui)耐(nai)晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能要求很高且(qie)尺寸(cun)不(bu)大的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)構件,預(yu)先冷(leng)卻(que)是一(yi)種可行的(de)(de)(de)(de)提高焊接(jie)接(jie)頭耐(nai)晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能力的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝措施。
3. 焊后熱處(chu)理參數的影(ying)響
用含鈦的18-8型不(bu)銹鋼(gang)板材焊成幾組焊接試件(jian),用不(bu)同參(can)數的熱處理進行了對比試驗。
a. 焊后焊接(jie)試樣不進行(xing)熱處理。
b. 焊后(hou)將(jiang)焊接(jie)試樣放在爐內加熱(re),加熱(re)到650℃,保(bao)溫2h,然后(hou)空冷(稱之敏化處理)。
c. 焊后將焊接試樣放在爐內加(jia)熱,加(jia)熱到880℃,保(bao)溫2h,然后空(kong)冷(leng)(稱之為穩定化處理)。
d. 焊后將焊接(jie)試樣放在(zai)爐內(nei)加熱,加熱到1050℃,保(bao)溫30mm然(ran)后水冷(稱之固溶處(chu)理)。
將上述這批焊(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣(yang)放(fang)在(zai)同一腐蝕(shi)(shi)介質中進行晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗。從試(shi)(shi)驗結果可(ke)以(yi)看出:經敏化處理(li)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣(yang)耐晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)性能最差(cha);焊(han)后沒(mei)有進行熱處理(li)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣(yang)次之;穩定化處理(li)和固溶處理(li)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣(yang),與沒(mei)有熱處理(li)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)試(shi)(shi)樣(yang)相(xiang)比,耐晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)能力不僅沒(mei)有降(jiang)低反而提高了所(suo)以(yi),為(wei)了提高焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)耐晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)能力,在(zai)工藝上可(ke)采用(yong)這兩種(zhong)熱處理(li)的(de)(de)方法。
4. 成分和組(zu)織對晶間腐蝕的影響
焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕,除(chu)(chu)了上(shang)述因素(su)影響之外(wai),更主要地與(yu)其(qi)成(cheng)分(fen)和組織(zhi)有(you)關(guan)。若18-8型(xing)不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)縫(feng)為純(chun)奧(ao)氏體(ti)(ti)組織(zhi),則比較容易形(xing)(xing)成(cheng)晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕。如果焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)中滲入適當的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元(yuan)素(su),就(jiu)會(hui)使焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)形(xing)(xing)成(cheng)奧(ao)氏體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙(shuang)相組織(zhi)。這(zhe)時,在奧(ao)氏體(ti)(ti)晶(jing)內以及晶(jing)粒與(yu)晶(jing)粒之間有(you)一(yi)定數量的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti),它能(neng)分(fen)散(san)或隔(ge)斷所形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)物,使奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)粒交界(jie)面上(shang)不(bu)會(hui)形(xing)(xing)成(cheng)連(lian)續的(de)(de)(de)(de)網狀鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)物,從(cong)而可提高焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)耐晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。這(zhe)是在焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)中加入鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)又一(yi)種效果。鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)除(chu)(chu)鉻(ge)外(wai),還(huan)有(you)鉬、釩(fan)、鎢、鈦(tai)、鈮(ni)、硅等。
在18-8型不(bu)銹鋼焊(han)縫金(jin)屬中,滲入某(mou)些強烈形成碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物元素,如(ru)鈦、鈮、鉭、鋯(gao)等,同(tong)樣(yang)也能(neng)提高焊(han)縫金(jin)屬抗(kang)晶(jing)(jing)間腐蝕能(neng)力。這(zhe)是由于這(zhe)些合金(jin)元素很(hen)容易(yi)與(yu)碳(tan)(tan)(tan)結合成很(hen)穩定的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物,從而使(shi)鉻的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物大(da)大(da)減少,在晶(jing)(jing)粒邊界就不(bu)會出現貧(pin)鉻現象,使(shi)焊(han)縫金(jin)屬內部組織穩定。這(zhe)些能(neng)生成碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)合金(jin)元素,稱它們為穩定化(hua)元素。
按(an)照(zhao)貧鉻(ge)理論,最根本有效的(de)(de)方(fang)法是降低(di)焊縫(feng)金屬中碳的(de)(de)含量,直到(dao)(dao)低(di)于它在(zai)奧氏(shi)體中室溫附近的(de)(de)溶解極限,以徹底避(bi)免碳化(hua)物的(de)(de)析(xi)出(chu)。這樣(yang)就不會有貧鉻(ge)區帶(dai),從而就達到(dao)(dao)了防(fang)止產生(sheng)晶間(jian)腐蝕的(de)(de)目的(de)(de)。采(cai)用超低(di)碳18-8型不銹(xiu)鋼(gang)材質,配備超低(di)碳18-8型不銹(xiu)鋼(gang)焊接材料(liao),其焊縫(feng)金屬抗晶間(jian)腐蝕能力得到(dao)(dao)提高。
除上述因素外,對(dui)(dui)18-8型不銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭抗晶間腐(fu)蝕(shi)有(you)影響(xiang)的(de)(de)還(huan)有(you)加工硬化。對(dui)(dui)不含有(you)穩定(ding)化元素的(de)(de)18-8型不銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭,受過冷變(bian)形后(hou),對(dui)(dui)不同腐(fu)蝕(shi)介質的(de)(de)抗晶間腐(fu)蝕(shi)性能均有(you)所(suo)提高,但提高程度是各不相同的(de)(de)。選擇不同的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)方(fang)法(fa)和焊(han)(han)接(jie)工藝,通過對(dui)(dui)其焊(han)(han)縫金屬成(cheng)分、組織以及焊(han)(han)接(jie)熱(re)循(xun)環(huan)的(de)(de)調整,可對(dui)(dui)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭抗晶間腐(fu)蝕(shi)產生一定(ding)的(de)(de)影響(xiang)。