浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員通過(guò)多年時(shí)間操作不銹鋼焊接經(jīng)驗(yàn)總結(jié),認(rèn)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(diǎn):
1. 熱溫度和時(shí)間的影響
18-8型不銹鋼或其焊縫金屬在溫度為450~850時(shí)間越長(zhǎng),晶間腐蝕越嚴(yán)重,通常把450~850℃的溫度區(qū)間稱之為敏化溫度(又稱危險(xiǎn)溫度區(qū))當(dāng)18-8型不銹鋼材及其焊接接頭,熱影響區(qū)最高溫度低于600℃或高于1000℃時(shí),通常不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕敏化現(xiàn)象。
2. 焊接條件的影響
有人曾進(jìn)行過(guò)這方面試驗(yàn),采用相同成分的18-8型不銹鋼鋼板,選用相同的焊接參數(shù)施焊,其中一批焊接試件先放在-70℃冷卻后,在預(yù)冷溫度下施焊;另一批焊接試件預(yù)先在450℃爐中加熱,然后預(yù)熱到450℃狀態(tài)下施焊。焊后將這兩批焊接試件加工成相同尺寸的試樣放在70℃相同的腐蝕溶液中分別保溫4h、6h、12h、24h。結(jié)果發(fā)現(xiàn)預(yù)先冷卻至-70℃的焊接試樣,即使保溫24h后也未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕痕跡;而預(yù)熱到450℃的焊接試樣,保溫12h已喪失了耐晶間腐蝕的能力。這說(shuō)明了敏化溫度下的停留時(shí)間對(duì)焊接接頭的耐蝕性有重要的影響。因此,對(duì)耐晶間腐蝕性能要求很高且尺寸不大的焊接構(gòu)件,預(yù)先冷卻是一種可行的提高焊接接頭耐晶間腐蝕能力的工藝措施。
3. 焊后熱處理參數(shù)的影響
用含鈦的18-8型不銹鋼板材焊成幾組焊接試件,用不同參數(shù)的熱處理進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。
a. 焊后焊接試樣不進(jìn)行熱處理。
b. 焊后將焊接試樣放在爐內(nèi)加熱,加熱到650℃,保溫2h,然后空冷(稱之敏化處理)。
c. 焊后將焊接試樣放在爐內(nèi)加熱,加熱到880℃,保溫2h,然后空冷(稱之為穩(wěn)定化處理)。
d. 焊后將焊接試樣放在爐內(nèi)加熱,加熱到1050℃,保溫30mm然后水冷(稱之固溶處理)。
將上述這批焊接試樣放在同一腐蝕介質(zhì)中進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:經(jīng)敏化處理的焊接試樣耐晶間腐蝕性能最差;焊后沒(méi)有進(jìn)行熱處理的焊接試樣次之;穩(wěn)定化處理和固溶處理的焊接試樣,與沒(méi)有熱處理的焊接試樣相比,耐晶間腐蝕能力不僅沒(méi)有降低反而提高了所以,為了提高焊接接頭耐晶間腐蝕能力,在工藝上可采用這兩種熱處理的方法。
4. 成分和組織對(duì)晶間腐蝕的影響
焊縫金屬的晶間腐蝕,除了上述因素影響之外,更主要地與其成分和組織有關(guān)。若18-8型不銹鋼焊縫為純奧氏體組織,則比較容易形成晶間腐蝕。如果焊縫金屬中滲入適當(dāng)?shù)蔫F素體形成元素,就會(huì)使焊縫金屬形成奧氏體-鐵素體雙相組織。這時(shí),在奧氏體晶內(nèi)以及晶粒與晶粒之間有一定數(shù)量的鐵素體,它能分散或隔斷所形成的鉻的碳化物,使奧氏體的晶粒交界面上不會(huì)形成連續(xù)的網(wǎng)狀鉻的碳化物,從而可提高焊縫金屬耐晶間腐蝕的能力。這是在焊縫金屬中加入鐵素體形成元素的又一種效果。鐵素體形成元素除鉻外,還有鉬、釩、鎢、鈦、鈮、硅等。
在18-8型不銹鋼焊縫金屬中,滲入某些強(qiáng)烈形成碳化物元素,如鈦、鈮、鉭、鋯等,同樣也能提高焊縫金屬抗晶間腐蝕能力。這是由于這些合金元素很容易與碳結(jié)合成很穩(wěn)定的碳化物,從而使鉻的碳化物大大減少,在晶粒邊界就不會(huì)出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象,使焊縫金屬內(nèi)部組織穩(wěn)定。這些能生成碳化物的合金元素,稱它們?yōu)榉€(wěn)定化元素。
按照貧鉻理論,最根本有效的方法是降低焊縫金屬中碳的含量,直到低于它在奧氏體中室溫附近的溶解極限,以徹底避免碳化物的析出。這樣就不會(huì)有貧鉻區(qū)帶,從而就達(dá)到了防止產(chǎn)生晶間腐蝕的目的。采用超低碳18-8型不銹鋼材質(zhì),配備超低碳18-8型不銹鋼焊接材料,其焊縫金屬抗晶間腐蝕能力得到提高。
除上述因素外,對(duì)18-8型不銹鋼焊接接頭抗晶間腐蝕有影響的還有加工硬化。對(duì)不含有穩(wěn)定化元素的18-8型不銹鋼焊接接頭,受過(guò)冷變形后,對(duì)不同腐蝕介質(zhì)的抗晶間腐蝕性能均有所提高,但提高程度是各不相同的。選擇不同的焊接方法和焊接工藝,通過(guò)對(duì)其焊縫金屬成分、組織以及焊接熱循環(huán)的調(diào)整,可對(duì)焊接接頭抗晶間腐蝕產(chǎn)生一定的影響。