浙江至德鋼業有限公司工程技術人員通過多年實際生產經驗總結后認為,防止不銹鋼焊接接頭產生晶間腐蝕的措施主要有以下幾點:
一、防止焊接接頭產生晶間腐蝕的工藝措施
1. 首先要選用適當的焊接方法
使它輸入焊接熔池的熱量最小,讓焊接接頭盡可能地縮短在敏化溫度區段下的停留時間,減低危險溫度對它的影響。。對于薄件、小型且有規則的焊接接頭,選用高能量的真空電子束焊、激光焊或等離子弧焊最為有利;對于中等厚度板材的焊縫,可采用熔化極自動或半自動氣體保護焊來施焊;而大厚度板材的焊接選用埋弧焊較為理想;不宜應用氣焊,鎢極氬弧焊不夠理想,焊條電弧焊為常用的焊接方法。
2. 焊接參數制訂的原則
以在焊接熔池停留時間最短為宗旨,在保證焊縫質量的前提下,用小的焊接電流、最快的焊接速度,來達到這一目的。
3. 操作方面:
①. 盡量采用窄焊縫,多道多層焊,每一道焊縫或每一層焊縫后,要等焊接處冷卻到室溫再進行次一道或次一層焊。
②. 在施焊過程中不允許焊接材料在熔池中擺動來增高熔池的溫度和冷卻時間。
③. 對于管壁較厚而管徑又小的爐管來說,首先用氬弧焊進行打底焊,可以不加填充材料進行熔焊,在可能的條件下管內可通氬氣保護。一來保護焊接熔池不易氧化,二來又可以加快焊縫冷卻,同時也有利于背面焊縫成形。
④. 對于接觸腐蝕介質的焊縫,在有條件的情況下一定要最后施焊,以減少接觸介質的焊縫的受熱次數。
4. 強制焊接區快速冷卻
對于有規則的焊縫,在可能條件下,焊縫背面可用純銅墊,在純銅墊上可以通水或通保護氣。這樣,焊縫在惰性氣體保護下凝固,成形美觀,且少受氧化,同時又加快冷卻。對于不規則的長焊縫,可以一面施焊一面用冷水澆焊縫,以水不侵入焊接熔池為準,用這種方法同樣也可起到減少晶間腐蝕傾向的作用。將一些小而輕的18-8型不銹鋼焊件,焊好后立即投入水中冷卻,至今尚未發現有裂紋傾向。
5. 進行穩定化處理或固溶處理
這是行之有效的方法,即焊后將整個焊接構件進行整體上述熱處理,可以減少或避免晶間腐蝕傾向。
二、防止焊縫晶間腐蝕的冶金措施
1. 使焊縫金屬具有奧氏體-鐵素體雙相組織,其鐵素體的體積分數應超過3%~5%,直至12%。在此范圍,不僅能提高焊縫金屬抗晶間腐蝕能力和抗應力腐蝕能力,同時還能提高焊縫金屬抗熱裂紋性能。不過對于高溫下服役的焊接接頭而言,鐵素體含量增多可導致σ相脆化的危險性上升。
2. 在焊縫金屬中滲入比鉻更容易與碳結合的穩定化元素,如鈦、鈮、鉭和鋯等。一般認為鈦碳比大于5時,才能提高抗晶間腐蝕的能力。而試驗結果認為鈦碳比大于或等于6.7時,才有明顯的效果;鈦碳比大于7.8時,才能徹底地改善晶間腐蝕的傾向。這是由于鈦能充分地將碳化鉻中的鉻置換出來,消除了晶界的貧鉻地帶,從而改善了耐蝕性。
3. 最大限度地降低焊縫金屬中的碳含量,達到低于碳在18-8型不銹鋼中室溫溶解極限值以下,使碳不可能與鉻生成鉻的碳化物,從而從根本上消除晶界的貧鉻區碳的質量分數在焊縫金屬中小于0.03%時,就能提高焊縫金屬的抗晶間腐蝕能力。
綜上所述,為了使焊縫金屬中有恰當的合金元素種類和數量,只有從焊接材料著手,選擇滿足上述冶金因素條件的焊條、焊絲及焊劑,才能使焊縫金屬達到抗晶間腐蝕的目的。對于不銹鋼焊接結構,鋼材也應達到此要求。這樣,整個焊接構件才算是具備了抗晶間腐蝕的良好性能。