正佳不銹鋼

304薄壁管焊接連接晶間腐蝕

2022-04-21 14:53:02 正佳不銹鋼
       304薄壁管優異的綜合性能能廣泛應用在不同領域,304不銹鋼具有可焊性,針對焊接連接,304不銹鋼在使用過程中焊縫的晶間腐蝕一直是討論的熱點。本文就304薄壁管焊接連接晶間腐蝕產生的原因和避免方法展開討論。
304薄壁管焊接連接晶間腐蝕
       腐蝕機理
       奧氏體不銹鋼在焊接狀態下,焊縫熱影響區溫度在450℃~850℃區間時,由于碳原子活動能力加強,超過溶解度的碳原子將向晶界擴散,碳和鉻結合成Cr23C6等碳化物,并沉淀于晶界。而晶粒內部鉻的擴散速度相當慢,來不及向晶界補充,致使靠晶界的晶粒表層產生“貧鉻”現象,使晶界金屬鈍化作用大大降低,從而降低了晶界的抗腐蝕能力。在腐蝕介質的作用下,最易引起晶間腐蝕。

       腐蝕條件
       由上述焊縫產生晶間腐蝕的機理,歸納奧氏體不銹鋼只有在以下三個客觀條件時才會產生晶間腐蝕。①在450℃~850℃的焊縫熱影響區敏化溫度范圍內;②在敏化溫度范圍內緩慢冷卻,從而有充分的碳原子向晶界擴散;③有腐蝕介質作用。
       如能夠改變或回避這三個或其中之一的工況條件,才可以克服所謂的晶間腐蝕傾向。

       避免晶間腐蝕方法
       承插焊連接在現場施工時,針對304薄壁管,應采用小電流、快速度的施焊原則。下圖所示為304不銹鋼不同碳含量的時間一溫度一敏化曲線,當時間在曲線右邊時則發生合金的敏化,即在晶界形成了網狀碳化鉻。從圖中可以看出,含0.062%碳的304不銹鋼在750℃時3分鐘就開始敏化;含有0.030%碳的304L不銹鋼在595℃保持8小時才開始敏化。由于當今冶煉技術和設備的現代化,不銹鋼中含碳量和其他硫、磷等雜質也大為減少,304進口材的實際碳含量在0.04%~0.06%,遠低于標準規定的0.08%(國標0.07%),同樣按圖中的曲線,含0.04%的不銹鋼,在持續50分鐘后才有可能敏化。
304薄壁管焊接連接晶間腐蝕
       按照晶間腐蝕機理,氬弧焊升溫快,冷卻也快,焊縫熱影響區小,即抗晶間腐蝕的效果好,所以氬弧焊最受304薄壁管青睞的連接方式。
       對接連接的應用盡管比較普遍,并且工藝也十分成熟,但在304薄壁管手工電弧焊時,隨著焊接能量的增加,焊縫晶粒粗大化,晶界貧鉻層也增加,晶間腐蝕也嚴重。在奧氏體不銹鋼的手工電弧焊時,焊接電流和焊接速度是至關重要的。在實際生產中,應在兼顧焊縫成形與工作效率的情況下,通過提高焊接速度、減少焊接電流,以維持較低線能量,目的也是為了避免敏化溫度區間可能引起的不利情況。
       奧氏體不銹鋼在焊接過程中,焊縫金屬會析出少量的δ鐵素體,這是正?,F象。根據有關研究,當鐵素體含量在5%~10%時,可防止熱裂紋,提高抗晶間腐蝕能力。另外,δ鐵素體的熱膨脹系數比奧氏體小,在凝固過程中,δ鐵素體的體積收縮率可在一定程度上緩和奧氏體的膨脹,故焊縫中的δ鐵素體還有降低焊后殘余應力的作用。當然,在控制焊接線能量的同時,也可以控制焊縫金屬中鐵素體的含量。
304薄壁管焊接連接晶間腐蝕
       綜上所述,根據晶間腐蝕機理和產生的條件,選用大鋼廠304料生產的不銹鋼管材,嚴格按照焊接安裝的施工要求,采用小電流、快速度的焊接工藝評定標準,對焊擬維持較低的線能量,就可以避免焊接接頭產生晶間腐蝕。



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