304薄壁管优异的综(zong)合性能能广泛应用在不同领(ling)域,304不锈钢(gang)具有可焊性,针(zhen)对焊接连接,304不锈钢在使用过程中焊缝的晶(jing)间腐蚀一直是讨论的热点。本文(wen)就
304薄壁管(guan)焊接连接(jie)晶(jing)间(jian)腐蚀产生(sheng)的原因(yin)和(he)避免方法展开讨论。
腐蚀机理 奥氏体不锈钢(gang)在焊接状态下,焊缝热影响区温度在450℃~850℃区间时,由于碳(tan)原子活动能(neng)力加强,超过溶解度的碳原子将向晶界扩散,碳和铬结合成Cr23C6等碳化物,并沉淀于晶(jing)界(jie)。而晶粒内部铬的扩散速度相当慢,来不及(ji)向(xiang)晶界(jie)补充,致(zhi)使靠(kao)晶界的晶粒(li)表层产生“贫铬”现象,使晶界金属(shu)钝化作用大大降低,从而降低了晶界的抗腐蚀能力。在腐蚀介质的作(zuo)用下,最易引起晶间腐蚀。
腐蚀条件 由(you)上(shang)述焊缝产生(sheng)晶间腐蚀的机(ji)理,归纳奥(ao)氏体不锈(xiu)钢(gang)只有在以下三(san)个客观条件时才会产生(sheng)晶间腐蚀。①在(zai)450℃~850℃的焊缝热影响区敏化温度范围内;②在(zai)敏化温度范围内缓慢冷却,从而有充分的碳原子向晶界扩散;③有腐蚀介质作用。
如能够改变(bian)或回(hui)避这三个或(huo)其中之一的工况条件,才可以克服所谓的(de)晶间腐(fu)蚀倾向。
避免晶间腐蚀方法 承插焊连接在现(xian)场施工时,针对304薄壁管(guan),应采用小电流、快速度的施焊原则。下图所(suo)示(shi)为304不锈钢(gang)不同碳含量的时间一温度一敏化曲线,当时(shi)间在(zai)曲线(xian)右边时则发(fa)生合金的敏化,即在晶界形成了网状碳化铬。从图中可以看出,含0.062%碳的304不锈钢在750℃时3分钟就(jiu)开始敏化;含有(you)0.030%碳的304L不锈钢在595℃保持8小(xiao)时才开始(shi)敏化。由于当今冶炼技术和设备的现代化(hua),不(bu)锈钢中(zhong)含碳(tan)量(liang)和其他硫、磷等杂质也(ye)大(da)为减少,304进口材的实际碳含量在0.04%~0.06%,远低于标准规定的0.08%(国标0.07%),同样按图中的曲线,含0.04%的(de)不锈钢,在持续50分钟后才有可能(neng)敏化(hua)。
按照晶间腐蚀机理,氩弧焊升温快,冷却也快,焊缝(feng)热影响区小,即抗晶间腐蚀的效果(guo)好,所以氩弧焊最(zui)受304薄壁管青睐的连接方式。
对接连接的应(ying)用尽管比较普遍,并且工艺也十分成熟(shu),但在304薄壁管(guan)手工电弧(hu)焊时,随着焊接能量的增加,焊缝晶粒粗大(da)化,晶界贫铬层也增加,晶间腐(fu)蚀也严重。在奥氏体不锈(xiu)钢的手工电弧(hu)焊时,焊接电流和焊接速度(du)是至(zhi)关重要的。在实(shi)际生产中,应(ying)在(zai)兼(jian)顾焊缝成(cheng)形与工作效率的情况下,通过提(ti)高焊接速度(du)、减少(shao)焊接电流,以维持较低线能量,目的也是为了避免敏化温度(du)区(qu)间可能引起的(de)不利情况。
奥氏体不锈钢在焊(han)接过程中(zhong),焊缝金属会析出少量(liang)的δ铁素体,这是(shi)正常现象。根据有关研(yan)究,当铁素体含量在5%~10%时,可防止热裂纹,提(ti)高抗晶间腐蚀能力。另外,δ铁素体的热膨(peng)胀系数比奥氏体小(xiao),在凝固过程中,δ铁素体的体积收缩率可在一定程度上缓和奥氏体的膨胀,故焊缝中(zhong)的δ铁素体还有(you)降低焊后残余应力的作用。当然,在控(kong)制焊接线能量的同时,也可以控制焊缝金属中铁素体的含(han)量。
综上(shang)所述(shu),根(gen)据晶间腐蚀机理和产生的条件(jian),选用大钢厂304料生产的不锈钢管材,严格按照焊接安装的施(shi)工要求,采用小电流、快速度(du)的焊接工艺评定标准,对焊拟维持较低的(de)线能量,就可以避免(mian)焊接接头产生晶间腐蚀。
参考资料(liao):明珠,缪德伟,裘维(wei)平—关于304薄壁管焊接连接晶间腐蚀的研(yan)究与探讨