浙江至德鋼業有限公司在對核級奧氏體不銹鋼管(guan)焊接接頭性能分析過程中,發現晶間腐蝕試驗不合格,且發生晶間腐蝕開裂的位置為母材,通過分析發現導致母材晶間腐蝕不合格的原因可能是由于不合理的元素成分(過高的錳含量和過低的鎳含量)和不合理的熱處理制度導致了母材在敏化后微觀組織為奧氏體+δ鐵素體+σ相,從而使得晶間敏化時貧鉻更嚴重,同時針對該種情況給出了相應的預防措施。
18-8型(xing)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼因(yin)其具(ju)有較(jiao)高的(de)強(qiang)度、塑形(xing)和良好的(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕性能在(zai)核(he)電站中(zhong)廣泛應用(yong)(yong),其中(zhong)包括某(mou)些設(she)備的(de)重要(yao)部件(jian)以及(ji)(ji)需承擔(dan)耐(nai)高溫、耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕等而惡劣環境的(de)重要(yao)系統管(guan)道(dao)。重要(yao)部件(jian)及(ji)(ji)管(guan)道(dao)用(yong)(yong)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼在(zai)使用(yong)(yong)過(guo)(guo)程中(zhong)需要(yao)復驗(yan),同時在(zai)焊(han)接過(guo)(guo)程中(zhong)還需要(yao)對焊(han)接接頭進行焊(han)接工藝(yi)評定,其中(zhong)就包括進行晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕試驗(yan)。由于晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕對于奧氏(shi)體(ti)不銹鋼的(de)應用(yong)(yong)影響(xiang)很(hen)大,且(qie)其發(fa)生過(guo)(guo)程不易覺察,所以奧氏(shi)體(ti)不銹鋼晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕現象受到(dao)了(le)廣泛關(guan)注(zhu)。
至德鋼業針對某一(yi)核級奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼管在(zai)焊接實(shi)施前焊接工藝評定(ding)不(bu)(bu)(bu)合格問題(ti),進(jin)(jin)行了包括化學(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)、力學(xue)性能(neng)、工藝性能(neng)、微觀組織(zhi)、耐腐(fu)蝕性能(neng)等方(fang)面的(de)試(shi)驗(yan),分(fen)析了造(zao)成(cheng)(cheng)工藝評定(ding)不(bu)(bu)(bu)合格的(de)原(yuan)因主要為晶間(jian)腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)不(bu)(bu)(bu)合格,并對造(zao)成(cheng)(cheng)晶間(jian)腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)不(bu)(bu)(bu)合格的(de)原(yuan)因進(jin)(jin)行了分(fen)析,并提出了避免該種(zhong)問題(ti)出現的(de)相(xiang)關措施,從而(er)為核級奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼在(zai)核電站中的(de)廣泛應(ying)用提供一(yi)定(ding)的(de)理論基(ji)礎。
一、焊接接頭(tou)的制備與(yu)試驗(yan)方法
1. 焊接接頭的制備
母材(cai)為(wei)(wei)Z2CN18.10,規(gui)格(ge)為(wei)(wei)Φ21.3mm×3.37mm,填(tian)充焊(han)絲為(wei)(wei)ER316L,規(gui)格(ge)為(wei)(wei)Φ2.0,焊(han)接工藝(yi)為(wei)(wei)惰性氣(qi)體保護(hu)鎢極電弧焊(han)(TIG)。對(dui)焊(han)接接頭進行無損(sun)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce),包括目(mu)視檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)、滲透檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)和射線檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce),結果(guo)表明焊(han)接接頭的表面(mian)缺(que)陷及內部缺(que)陷在采(cai)購規(gui)定的要求(qiu)范圍之(zhi)內。
2. 試驗(yan)方法及試驗(yan)結果
為了檢驗(yan)焊(han)接接頭是(shi)否滿(man)足要求,從(cong)焊(han)接接頭上分別(bie)取樣進(jin)行化學成分分析、橫向拉伸、彎曲、微觀(guan)組織(zhi)、晶間腐蝕等(deng)試驗(yan)項(xiang)目,具體要求如下。
a. 化學(xue)成分
按照(zhao)GB/T 20066-2001的(de)(de)(de)規(gui)定從(cong)(cong)(cong)焊接(jie)接(jie)頭上截取試樣(yang),試驗方法按照(zhao)GB/T 11170-2008的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)在(zai)(zai)M5000直讀光譜儀進行。化(hua)學(xue)成(cheng)分分析(xi)結果如(ru)表(biao)所示(shi),從(cong)(cong)(cong)表(biao)中可以(yi)看出測量值符(fu)合規(gui)范要(yao)(yao)求(qiu),同時(shi)雜質(zhi)元(yuan)素銅、硼(peng)、氮、磷、硫等含(han)(han)量較低,這可以(yi)保證焊接(jie)質(zhi)量的(de)(de)(de)可靠性;另外其(qi)中還(huan)含(han)(han)有(you)微量的(de)(de)(de)穩定化(hua)元(yuan)素鈮,元(yuan)素鈮的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)是(shi)為(wei)了形成(cheng)碳化(hua)物,從(cong)(cong)(cong)而降低基體中的(de)(de)(de)碳含(han)(han)量,從(cong)(cong)(cong)而對于提(ti)高材料的(de)(de)(de)抗晶間腐蝕能(neng)力有(you)益;另外根據Delong圖計(ji)算得到δ鐵(tie)素體含(han)(han)量約(yue)為(wei)6%,符(fu)合規(gui)范要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)鐵(tie)素體含(han)(han)量在(zai)(zai)5~15%的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。焊接(jie)接(jie)頭中一定量鐵(tie)素體的(de)(de)(de)存在(zai)(zai),是(shi)為(wei)了提(ti)高焊接(jie)接(jie)頭在(zai)(zai)凝固(gu)(gu)過程中的(de)(de)(de)強度,從(cong)(cong)(cong)而避免凝固(gu)(gu)收(shou)縮形成(cheng)的(de)(de)(de)張力將(jiang)焊縫撕裂(lie)。
b. 橫(heng)向拉伸(shen)
按照GB/T 2651-2008的(de)規定截取管(guan)接(jie)(jie)頭板狀(zhuang)試樣,其中試樣平行長度(du)部分的(de)寬(kuan)度(du)為(wei)6mm,試驗設備均為(wei)WAW-300液(ye)壓(ya)萬能(neng)試驗機。拉伸(shen)試驗結果表明(ming)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)抗拉強(qiang)(qiang)度(du)Rm為(wei)575MPa,滿足規范(fan)要(yao)求(qiu)的(de)不低于490MPa的(de)要(yao)求(qiu),同(tong)時(shi)斷裂位置在焊縫以外區(qu)域,這說(shuo)明(ming)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭強(qiang)(qiang)度(du)優(you)于母材強(qiang)(qiang)度(du)。
c. 彎曲
根據GB/T 2653-2008的(de)(de)規定,截(jie)取橫向(xiang)彎曲(qu)試(shi)樣(yang),其中(zhong)試(shi)樣(yang)厚度(du)為(wei)鋼管厚度(du)(3.37mm),試(shi)樣(yang)的(de)(de)寬度(du)為(wei)8mm,試(shi)樣(yang)的(de)(de)長(chang)度(du)為(wei)100mm,且焊縫處于試(shi)樣(yang)的(de)(de)中(zhong)間位(wei)置,試(shi)驗(yan)設備為(wei)WAW-300液壓萬能(neng)試(shi)驗(yan)機(ji)。截(jie)取4個橫向(xiang)彎曲(qu)試(shi)樣(yang),其中(zhong)2個進行(xing)面彎試(shi)驗(yan),2個進行(xing)背彎試(shi)驗(yan),彎曲(qu)過程所采用的(de)(de)圓形壓頭直徑為(wei)15mm,彎曲(qu)角度(du)為(wei)180°,試(shi)驗(yan)結果均未發現有裂(lie)紋或其他缺陷產生。
d. 微(wei)觀組(zu)織
從焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)上(shang)截(jie)取(qu)長度為(wei)30mm的管段,沿縱截(jie)面監測焊(han)縫和焊(han)縫附近區域的微觀(guan)組織,侵蝕劑為(wei)300mL HCl+500gFeCl 3+700mlH2O,侵蝕時間2秒,然后在CMM-40E金相顯微鏡上(shang)觀(guan)察不(bu)同(tong)區域的微觀(guan)組織。
焊(han)(han)縫處(chu)的(de)(de)微(wei)觀組(zu)(zu)(zu)(zu)織如圖所示,可以看出存在明顯的(de)(de)兩種組(zu)(zu)(zu)(zu)織,根據表(biao)中的(de)(de)化(hua)學成分分析(xi)及Delong圖計算結果可知,該組(zu)(zu)(zu)(zu)織主要為(wei)(wei)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)基(ji)體(ti)(ti)和沿奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)分布的(de)(de)枝狀(zhuang)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti),由于(yu)該鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)為(wei)(wei)直(zhi)接從液相中析(xi)出,可以判斷出為(wei)(wei)δ鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti),據此可以判斷得出焊(han)(han)縫處(chu)的(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)織為(wei)(wei)鑄態的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)+δ鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)。
焊(han)縫附近熱影響區(qu)的(de)組(zu)(zu)(zu)織如圖所示(shi),可以看出(chu)該區(qu)域的(de)組(zu)(zu)(zu)織結構和焊(han)縫的(de)鑄態組(zu)(zu)(zu)織明顯不同,出(chu)現了(le)經加(jia)工和熱處(chu)理后由于(yu)材料(liao)發生再結晶而存在(zai)的(de)明顯晶界,同時(shi)晶內出(chu)現了(le)異與基體(ti)的(de)其他組(zu)(zu)(zu)織,且存在(zai)一定數量的(de)孿(luan)晶。
另外,母材區域的(de)(de)微觀(guan)組織如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi),根(gen)據(ju)張文華的(de)(de)研(yan)究,鉻-鎳型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)在1100~1300℃固溶處理(li)過程后,其δ鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含量隨著固溶溫度的(de)(de)升高(gao)而增加(jia),根(gen)據(ju)F-2A型(xing)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)儀測(ce)母材的(de)(de)微觀(guan)組織中除了奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)外,還包(bao)括7.3%的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti),據(ju)此推測(ce)此鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)應為δ鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti);除δ鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti),還可(ke)以(yi)觀(guan)測(ce)得知在部分晶(jing)界存在碳化(hua)物析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu);同(tong)時對δ鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)區域放(fang)大(da)倍數進一步進行觀(guan)察,如(ru)圖(tu)所(suo)示(shi),可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)在條(tiao)形δ鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)周圍存在其它塊狀析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)相(xiang),利用平(ping)衡(heng)相(xiang)圖(tu)計算(suan)結果及(ji)相(xiang)關研(yan)究,可(ke)分析(xi)(xi)(xi)得知該析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)相(xiang)為σ相(xiang)。
e. 晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)
晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)驗按照(zhao)GB/T4334.5-2000的(de)規定(ding)進行(xing),試(shi)(shi)(shi)樣長度(du)為(wei)100mm,寬為(wei)20mm的(de)厚度(du)為(wei)管材壁厚的(de)條形試(shi)(shi)(shi)樣;晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)前應對試(shi)(shi)(shi)樣進行(xing)敏(min)化,敏(min)化溫(wen)度(du)為(wei)650℃,敏(min)化保溫(wen)時間(jian)為(wei)2小(xiao)時,保溫(wen)后(hou)(hou)在(zai)空氣中冷卻(que);晶界(jie)腐蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)驗的(de)腐蝕(shi)(shi)介質(zhi)是按照(zhao)該(gai)標準(zhun)要求配置的(de)硫酸(suan)-硫酸(suan)銅(tong)溶液(ye);試(shi)(shi)(shi)驗完成后(hou)(hou),取出試(shi)(shi)(shi)樣,洗凈(jing)、干燥、并進行(xing)聲響試(shi)(shi)(shi)驗和彎曲試(shi)(shi)(shi)驗,彎曲角度(du)為(wei)180°。試(shi)(shi)(shi)驗結(jie)果發現(xian),在(zai)靠近焊縫(feng)熱影響區(qu)的(de)母材區(qu)域(yu)存在(zai)裂(lie)紋,而焊縫(feng)區(qu)域(yu)無裂(lie)紋,這表明母材的(de)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)結(jie)果不合(he)格。
f. 母材性能
根據母材的(de)(de)質量(liang)證明文件,可(ke)知(zhi)母材的(de)(de)化學成分,具(ju)體如表所示。根據表的(de)(de)結果(guo)可(ke)以看出,錳含(han)量(liang)接近(jin)上限,鎳含(han)量(liang)接近(jin)下限,且根據Delong圖計算得到母材中(zhong)的(de)(de)δ鐵素(su)體含(han)量(liang)約為(wei)(wei)8%。同時(shi),母材的(de)(de)拉(la)(la)伸性(xing)能結果(guo)表明其室溫抗(kang)拉(la)(la)強度為(wei)(wei)575MPa,滿(man)足(zu)采(cai)購技術規(gui)(gui)格(ge)書中(zhong)不低(di)于(yu)490MPa的(de)(de)要(yao)求;屈(qu)服強度為(wei)(wei)260MPa,滿(man)足(zu)采(cai)購技術規(gui)(gui)格(ge)書中(zhong)不低(di)于(yu)175MPa的(de)(de)要(yao)求。
二(er)、分(fen)析討論
根據對焊接接頭的(de)(de)(de)(de)化學成分、力學性能、彎曲、微觀(guan)組織、晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)試驗的(de)(de)(de)(de)結(jie)果,可以看出該焊接接頭是不(bu)符合要求(qiu)的(de)(de)(de)(de),主要原(yuan)因(yin)是由于母材區域(yu)在(zai)晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)試驗過(guo)程中的(de)(de)(de)(de)彎曲檢(jian)測中出現開(kai)裂造成的(de)(de)(de)(de)。對于奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)言(yan),晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂的(de)(de)(de)(de)主要原(yuan)因(yin)是因(yin)為不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)熱處理過(guo)程中發生了“敏(min)化”,即沿晶(jing)界析出M23C6碳化物(wu)(其(qi)中的(de)(de)(de)(de)M主要指鉻和鐵),導致(zhi)晶(jing)界附近(jin)貧鉻,同時(shi)遠離晶(jing)界基(ji)體中的(de)(de)(de)(de)鉻在(zai)短時(shi)間無法擴散到晶(jing)界,使得晶(jing)界附近(jin)的(de)(de)(de)(de)鉻含(han)量低于材料(liao)發生腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)所要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)最低值,從而(er)導致(zhi)在(zai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)溶液中晶(jing)界位(wei)置優先(xian)被侵蝕(shi),最后導致(zhi)材料(liao)失效。
研究(jiu)表(biao)明,在(zai)(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼中一定含(han)量的δ鐵(tie)(tie)(tie)體(ti)(ti)有(you)(you)助于(yu)提高合金的抗晶(jing)間腐蝕(shi)性能,這主要是由(you)于(yu)δ鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)與(yu)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)界(jie)(jie)面的界(jie)(jie)面能比奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)界(jie)(jie)的界(jie)(jie)面能低,使得M23C6碳化(hua)物優先在(zai)(zai)δ鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)與(yu)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)界(jie)(jie)面上析出(chu)(chu);同(tong)時(shi)(shi)該(gai)相界(jie)(jie)面的存在(zai)(zai)相當(dang)于(yu)增加了碳化(hua)物的析出(chu)(chu)區域(yu)面積(ji),使得單位面積(ji)上的碳化(hua)物濃(nong)度降低,從而使得材(cai)料(liao)發生“敏(min)(min)化(hua)”晶(jing)界(jie)(jie)附近區域(yu)鉻(ge)含(han)量也不至于(yu)過(guo)低,從而減(jian)少(shao)材(cai)料(liao)形成(cheng)晶(jing)間腐蝕(shi)敏(min)(min)感(gan)性。另外(wai),如果奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼中錳過(guo)高,鎳含(han)量較(jiao)低時(shi)(shi)則容易形成(cheng)σ相。σ相是一種含(han)有(you)(you)較(jiao)高鉻(ge)含(han)量的Cr-Fe金屬間化(hua)合物,當(dang)其沿晶(jing)界(jie)(jie)析出(chu)(chu)時(shi)(shi),同(tong)時(shi)(shi)將使晶(jing)界(jie)(jie)周圍形成(cheng)貧鉻(ge)區,從而使得材(cai)料(liao)的晶(jing)間腐蝕(shi)更(geng)敏(min)(min)感(gan)。
根據對(dui)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)和母(mu)材的(de)(de)微(wei)觀組織分析(xi)(xi),可(ke)以得(de)(de)知焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)最(zui)終組織為(wei)(wei)奧氏體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)+δ鐵(tie)素(su)體(ti)(ti),且焊(han)(han)(han)縫為(wei)(wei)鑄(zhu)態(tai)組織,因此根據最(zui)終金相(xiang)(xiang)(xiang)檢查的(de)(de)分析(xi)(xi)結果可(ke)以得(de)(de)知焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)完成后沒有發(fa)(fa)生(sheng)明(ming)顯(xian)的(de)(de)敏化(hua);母(mu)材的(de)(de)微(wei)觀組織為(wei)(wei)奧氏體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)+δ鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)+σ相(xiang)(xiang)(xiang),同時(shi)在(zai)某些晶界(jie)部分發(fa)(fa)現有碳化(hua)物的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)(chu);由(you)(you)于(yu)富鉻(ge)(ge)的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)在(zai)靠近δ鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)區域(yu)析(xi)(xi)出(chu)(chu),這將使(shi)得(de)(de)奧氏體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)中的(de)(de)鉻(ge)(ge)含(han)量降低(di),另(ling)外某些晶界(jie)存(cun)在(zai)碳化(hua)物析(xi)(xi)出(chu)(chu),這就使(shi)得(de)(de)晶界(jie)附近的(de)(de)貧鉻(ge)(ge)更(geng)為(wei)(wei)嚴重。根據化(hua)學成分結果可(ke)知焊(han)(han)(han)縫區域(yu)的(de)(de)δ鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含(han)量要高于(yu)母(mu)材,同時(shi)焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)鑄(zhu)態(tai)組織由(you)(you)于(yu)無明(ming)顯(xian)晶界(jie)也無明(ming)顯(xian)的(de)(de)敏化(hua)現象(xiang),導致焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)在(zai)敏化(hua)時(shi)未(wei)發(fa)(fa)生(sheng)開(kai)(kai)裂(lie);而母(mu)材由(you)(you)于(yu)即在(zai)基(ji)體(ti)(ti)中存(cun)在(zai)σ相(xiang)(xiang)(xiang)析(xi)(xi)出(chu)(chu),導致基(ji)體(ti)(ti)中的(de)(de)鉻(ge)(ge)含(han)量降低(di),同時(shi)某些晶界(jie)存(cun)在(zai)碳化(hua)物的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)(chu),導致晶界(jie)區域(yu)的(de)(de)貧鉻(ge)(ge)更(geng)為(wei)(wei)嚴重,最(zui)終使(shi)得(de)(de)母(mu)材在(zai)相(xiang)(xiang)(xiang)同的(de)(de)腐蝕環(huan)境中發(fa)(fa)生(sheng)晶間腐蝕開(kai)(kai)裂(lie)。
對于(yu)(yu)(yu)(yu)18/8型奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼,一(yi)般在(zai)交貨前(qian)均要求進行最終固溶(rong)熱(re)處(chu)(chu)理,固溶(rong)熱(re)處(chu)(chu)理溫度(du)(du)為(wei)1050~1150℃,保溫時(shi)間(jian)約為(wei)10min,該熱(re)處(chu)(chu)理將(jiang)會保證(zheng)該類型奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼為(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)+δ鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組織,只不過由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)δ鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)很少,不易被覺察(cha)到因此一(yi)般被認為(wei)是(shi)單一(yi)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組織。另(ling)(ling)外,當18/8型奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼具有(you)較高的(de)(de)(de)錳(meng)和(he)氮時(shi),在(zai)500℃~900℃長(chang)時(shi)間(jian)加熱(re),則(ze)σ相(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)傾向就會比(bi)較強烈。對于(yu)(yu)(yu)(yu)本(ben)文中出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)該種焊(han)接接頭(tou)(tou),由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)在(zai)晶界試(shi)驗中需(xu)要對試(shi)樣進行敏(min)化,而敏(min)化過程溫度(du)(du)正處(chu)(chu)于(yu)(yu)(yu)(yu)σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)析出(chu)溫度(du)(du)范圍,同時(shi)在(zai)母材(cai)中錳(meng)含量(liang)(liang)(liang)處(chu)(chu)于(yu)(yu)(yu)(yu)上(shang)限、鎳(nie)(nie)(nie)含量(liang)(liang)(liang)處(chu)(chu)于(yu)(yu)(yu)(yu)下限,從而對于(yu)(yu)(yu)(yu)σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)較為(wei)有(you)利。而對于(yu)(yu)(yu)(yu)焊(han)接接頭(tou)(tou),由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)熔(rong)覆(fu)金屬的(de)(de)(de)錳(meng)含量(liang)(liang)(liang)為(wei)1.60%,鎳(nie)(nie)(nie)含量(liang)(liang)(liang)為(wei)12.09%,相(xiang)(xiang)對于(yu)(yu)(yu)(yu)母材(cai)中的(de)(de)(de)錳(meng)含量(liang)(liang)(liang)為(wei)1.904%,鎳(nie)(nie)(nie)含量(liang)(liang)(liang)為(wei)9.348%具有(you)較低的(de)(de)(de)錳(meng)和(he)較高的(de)(de)(de)鎳(nie)(nie)(nie),且δ鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)也更(geng)少,從而導致了在(zai)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)敏(min)化條件下焊(han)縫(feng)區域沒有(you)σ相(xiang)(xiang)產生。另(ling)(ling)外,由(you)于(yu)(yu)(yu)(yu)鉻是(shi)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素,鎳(nie)(nie)(nie)是(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素,因此δ鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)鉻含量(liang)(liang)(liang)要明(ming)顯高于(yu)(yu)(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)鉻,則(ze)δ鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中將(jiang)更(geng)容易析出(chu)富鉻的(de)(de)(de)σ相(xiang)(xiang),這(zhe)也與圖(tu)中的(de)(de)(de)金相(xiang)(xiang)檢(jian)查結果相(xiang)(xiang)吻合。
綜上分(fen)析可知,由于(yu)母材(cai)中的(de)錳含(han)量(liang)較高(gao)、鎳含(han)量(liang)較低,導致其在(zai)晶間腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)(yan)的(de)敏化過程中形成了奧(ao)氏(shi)體(ti)+δ鐵素體(ti)+σ相的(de)微觀(guan)組織,且同時沿晶界存(cun)在(zai)碳化物析出,這導致了晶間腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)(yan)不合格(ge);而焊接(jie)接(jie)頭中由于(yu)僅存(cun)在(zai)δ鐵素體(ti),無(wu)σ相和碳化物析出,而單一的(de)δ鐵素體(ti)對于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼抗晶間腐(fu)蝕是(shi)有(you)益的(de),從而其在(zai)晶間腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)(yan)過程中未發現(xian)有(you)裂(lie)紋。
三、結論及建議
1. 導致(zhi)(zhi)焊接接頭晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)不(bu)合(he)格的主要部位在母材區域,而導致(zhi)(zhi)母材晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)不(bu)合(he)格的原因是(shi)由(you)于(yu)不(bu)合(he)理的元素成分(過高的錳含量和(he)過低的鎳含量)導致(zhi)(zhi)在敏化后母材的微觀組織為奧氏體+δ鐵素體+σ相,從而導致(zhi)(zhi)母材的抗晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)性能降低;
2. 建(jian)議在奧氏體不銹鋼制造過程(cheng)中(zhong)鎳含量應取中(zhong)間值范圍,錳含量取較(jiao)低值。