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
18-8型不銹鋼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
有人曾進行過這方面試驗,采用相同成分的18-8型不銹鋼鋼板,選用相同的焊接參數施焊,其中一批焊接試件先放在-70℃冷卻后,在預冷溫度下施焊;另一批焊接試件預先在450℃爐中加熱,然后預熱到450℃狀態下施焊。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。結果發現預先冷卻至-70℃的焊接試樣,即使保溫24h后也未發現任何腐蝕痕跡;而預熱到450℃的焊接試樣,保溫12h已喪失了耐晶間腐蝕的能力。這說明了敏化溫度下的停留時間對焊接接頭的耐蝕性有重要的影響。因此,對耐晶間腐蝕性能要求很高且尺寸不大的焊接構件,預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,用不同參數的熱處理進行了對比試驗。
a. 焊后焊接試樣不進行熱處理。
b. 焊后將焊接試樣放在爐內加熱,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加熱,加熱到880℃,保溫2h,然后空冷(稱之為穩定化處理)。
d. 焊后將焊接試樣放在爐內加熱,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中進行晶間腐蝕試驗。從試驗結果可以看出:經敏化處理的焊接試樣耐晶間腐蝕性能最差;焊后沒有進行熱處理的焊接試樣次之;穩定化處理和固溶處理的焊接試樣,與沒有熱處理的焊接試樣相比,耐晶間腐蝕能力不僅沒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。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的鐵素體形成元素,就會使焊縫金屬形成奧氏體-鐵素體雙相組織。這時,在奧氏體晶內以及晶粒與晶粒之間有一定數量的鐵素體,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形成連續的網狀鉻的碳化物,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合成很穩定的碳化物,從而使鉻的碳化物大大減少,在晶粒邊界就不會出現貧鉻現象,使焊縫金屬內部組織穩定。這些能生成碳化物的合金元素,稱它們為穩定化元素。
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。這樣就不會有貧鉻區帶,從而就達到了防止產生晶間腐蝕的目的。采用超低碳18-8型不銹鋼材質,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。對不含有穩定化元素的18-8型不銹鋼焊接接頭,受過冷變形后,對不同腐蝕介質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,通過對其焊縫金屬成分、組織以及焊接熱循環的調整,可對焊接接頭抗晶間腐蝕產生一定的影響。