各種鐵素體不銹鋼管焊接接頭晶間腐蝕的原因主要有以下幾點(diǎn)：

一、普通純度高鉻鐵素體型不銹鋼管

 ①. 晶間腐蝕的部位

  普通純度高鉻鐵素體不銹鋼管焊接接頭在焊接熱循環(huán)的作用下，被加熱到950℃以上的溫度區(qū)域冷卻時(shí)，會(huì)在晶間產(chǎn)生腐蝕的傾向。而后若在700～850℃進(jìn)行短時(shí)間保溫退火處理，又可恢復(fù)其耐蝕性。所以，焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的位置是緊挨著焊縫的高溫區(qū)。而奧氏體不銹鋼管焊接接頭的晶間腐蝕區(qū)是在最高溫度為600～1000℃的區(qū)域，即晶間腐蝕的部位稍稍離開(kāi)焊縫的區(qū)域。

 ②. 晶間腐蝕的機(jī)理

   普通純鐵素體型不銹鋼焊接接頭的晶間腐蝕機(jī)理與奧氏體型不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕的機(jī)理相同，均認(rèn)為符合貧鉻理論。鐵素體型不銹鋼管一般在退火狀態(tài)下焊接，其組織為固溶微量碳和氮的鐵素體及少量均勻分布的碳和氮的化合物，組織穩(wěn)定，耐蝕性較好。當(dāng)焊接溫度高于950℃時(shí)，碳、氮的化合物逐步溶解到鐵素體相中，得到碳、氮過(guò)飽和固溶體。由于碳、氮在鐵素體中的擴(kuò)散速度比在奧氏體中快得多，在焊后冷卻過(guò)程中，甚至在淬火冷卻過(guò)程中，都來(lái)得及擴(kuò)散到晶界區(qū)。加之晶界的碳、氮的濃度較高于晶內(nèi)，故在晶界上沉淀出（Cr，F(xiàn)e）₂₃C₆碳化物和Cr₂N氮化物。由于鉻的擴(kuò)散速度慢，導(dǎo)致在晶界上出現(xiàn)貧鉻固溶區(qū)。在腐蝕介質(zhì)的作用下即會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕。由于鉻在鐵素體中的擴(kuò)散比在奧氏體中快，故為了克服焊縫高溫區(qū)的貧鉻帶，只需在700～900℃短時(shí)間保溫，即可使過(guò)飽和的碳和氮完全析出，而鉻又來(lái)得及補(bǔ)充到貧鉻區(qū)，從而恢復(fù)到原來(lái)的耐蝕性。若在600℃較長(zhǎng)時(shí)間保溫或焊接接頭自900℃以上緩慢冷卻，使碳化物、氮化物充分析出，達(dá)到或接近鋼材退火狀態(tài)下固溶的碳和氮含量的平衡值時(shí)，仍能保持其耐蝕性。

二、高純度高鉻鐵素體不銹鋼管

 ①. 晶間腐蝕傾向腐蝕機(jī)理

   高純度高鉻鐵素體不銹鋼管也有產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。其腐蝕機(jī)理與奧氏體不銹鋼管晶間腐蝕一樣，雖有多種說(shuō)法，但仍可以用貧鉻理論來(lái)解釋。

 ②. 熱處理對(duì)晶間腐蝕的影響

   熱處理對(duì)超高純度高鉻鐵素體不銹鋼管（00Cr26Mo1）晶間腐蝕率的影響見(jiàn)表5-1。從表中可知：該鋼從1100℃水淬與普通高鉻鐵素體不銹鋼不同，腐蝕率很低，不產(chǎn)生晶間腐蝕，晶界上沒(méi)有高鉻碳、氮化物析出；而在1100℃空冷，腐蝕率很高，晶界上析出了大量的高鉻碳和氮化物，有晶間腐蝕。經(jīng)1100℃ x 30min水淬的試件，然后分別進(jìn)行15min 保溫和900℃的水淬，晶界上均有高鉻碳、氮化物析出，但腐蝕率比1100℃空冷低，且沒(méi)有晶間腐蝕。說(shuō)明晶界上析出的高鉻碳、氮化物與晶間腐蝕沒(méi)有相對(duì)關(guān)系（腐蝕介質(zhì)為硫酸鐵-硫酸溶液）。

   表5-1熱處理對(duì)超高純度高鉻鐵素體不銹鋼管（00Cr26Mol）晶間腐蝕速率的影響

 ③. 敏化臨界溫度區(qū)與臨界敏化時(shí)間區(qū)

   高純度高鉻鐵素體不銹鋼管主要化學(xué)成分有Cr、Mo和C、N。其中C＋N總含量不等，都存在一個(gè)晶間腐蝕的敏化臨界溫度區(qū)，即超過(guò)或低于此區(qū)域不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。同時(shí)還有一個(gè)臨界敏化時(shí)間區(qū)，即在這個(gè)區(qū)時(shí)間之前的一段時(shí)間，即使在敏化臨界溫度區(qū)也不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。由此可知：超高純度高鉻鐵素體不銹鋼必須滿(mǎn)足既在敏化臨界溫度區(qū)，又在臨界敏化時(shí)間區(qū)內(nèi)才有可能產(chǎn)生晶間腐蝕。例如，C＋N總的體積分?jǐn)?shù)為106×10^-6的26Cr合金，其敏化臨界溫度區(qū)為475～600℃。由于C＋N總含量很低，在溫度為600℃以上時(shí)，晶界上沒(méi)有足夠的能引起貧鉻和增加腐蝕率的富鉻碳、氧化物沉淀，又由于其離開(kāi)臨界敏化時(shí)間區(qū)很遠(yuǎn)，該合金由950℃和1100℃水淬或空冷，雖說(shuō)冷卻過(guò)程中都經(jīng)過(guò)敏化臨界溫度，但仍可保持良好的耐蝕性。C＋N總含量的提高，不僅擴(kuò)大了敏化臨界溫度的區(qū)域，同時(shí)臨界敏化時(shí)間區(qū)也朝前移動(dòng)，即形成晶間腐蝕的時(shí)間提前了。通常超高純度高鉻鐵素體不銹鋼在固溶狀態(tài)下焊接。有資料提出，這類(lèi)鋼的C＋N總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少要低于60×10^-6，才能避免敏化。

三、晶間腐蝕與其合金元素的含量有關(guān)系

  無(wú)論普通純度高鉻鐵素體型不銹鋼管，還是高純度的鐵素體型不銹鋼管，焊接接頭的晶間腐蝕傾向都與其合金元素的含量有關(guān)。

 ①. 碳和氮的影響

   隨著鋼中碳和氮的總含量降低，晶間腐蝕傾向減少。

 ②. 鉻的影響

   鉻含量的提高，自身的擴(kuò)散速度加快，碳和氮擴(kuò)散速度降低，總的效果是敏化區(qū)推向更長(zhǎng)的時(shí)間和較低的溫度，即高鉻鐵素體不銹鋼引起晶間腐蝕的敏感性要低于低鉻鐵素體不銹鋼。

 ③. 鉬的影響

   鉬可以降低氮在高鉻鐵素體不銹鋼的擴(kuò)散速度，有助于臨界敏化時(shí)間向后移動(dòng)較長(zhǎng)的時(shí)間，因此含有鉬的高鉻鐵素體不銹鋼具有較高的抗敏化性能。

 ④. 鈦和鈮的影響

   合金元素鈦和鈮為穩(wěn)定化元素，能優(yōu)先于鉻和碳、氮形成化合物、可避免貧鉻區(qū)的形成，提高其抗晶間腐蝕能力，但要求鈦的含量為碳和氮總含量的6～8倍，鈮的含量為碳和氮總含量的8～11倍，才能達(dá)到效果。鈦不僅可以改善焊接熱影響區(qū)的晶間腐蝕傾向，同時(shí)還可以穩(wěn)定鐵素體，防止出現(xiàn)馬氏體組織。