奧氏體不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕試驗

一晶間腐蝕定義

晶間腐蝕是一種由微電池作用而引起的局部腐蝕現(xiàn)象，是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界產(chǎn)生的腐蝕。這種腐蝕主要是從表面開始，沿著晶界向內(nèi)部發(fā)展，直至成為潰瘍式腐蝕，整個金屬強度幾乎完全喪失。其腐蝕特征是，在表面還看不出腐蝕特征時，晶粒之間已喪失了結合力，失去金屬聲音，嚴重時，只要輕輕敲打就可破碎,甚至形成粉狀。因此，它是-種危害性很大的局部腐蝕。

二晶聞腐蝕的防止和消除

控制加熱溫度和時間

加熱溫度和加熱時間對奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的影響,如圖1所示。當加熱溫度小于450°C或大于850°C時,不會產(chǎn)生晶間腐蝕。因為溫度小于450C時,由于溫度較低,不會形成碳化鉻。當溫度超過850°C時,晶粒內(nèi)的鉻擴散能力增強,有足夠的鉻擴散至晶界和碳化合,不會在晶界形成“貧鉻區(qū)”。所以產(chǎn)生晶間腐蝕的加熱溫度是在450~850°C,這個溫度區(qū)間就稱為產(chǎn)生晶間腐蝕的”危險溫度區(qū)”(又稱”敏化溫度區(qū)”),其中尤以650℃最危險。焊接時焊縫兩側處于”危險溫度區(qū)”的地帶最易發(fā)生晶間腐蝕。即使是焊縫由于在冷卻過程中其溫度也要穿過”危險溫度區(qū)”,所以也會產(chǎn)生晶間腐蝕。

控制含碳量

隨著不銹鋼中含碳量的增加,在晶界生成的碳化鉻隨之增多，結果就使得在晶界形成“貧鉻區(qū)“的機會增多,導致產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向增加,所以碳是晶間腐蝕最有害的元素。一般認為奧氏體不銹鋼中含碳量降低到0.02~0.03%以下，便可避免晶間腐蝕。

在鋼材和焊接材料中加入Ti、Nb等與碳的結合能力比鉻更強的元素,能夠與碳結合成穩(wěn)定的碳化物,可以避免在奧氏體晶界形成貧鉻區(qū)。所以,常用奧氏體不銹鋼及焊接材料中都含有Ti或Nb元素,如ER347等。

進行固溶處理

焊后,將奧氏體不銹鋼的焊接接頭重新加熱至1050~1100C,此時碳又重新溶入奧氏體中,然后急速冷卻,便可得到穩(wěn)定的奧氏體組織,消除貧鉻區(qū)。這種方法叫固溶處理。固溶處理的缺點是,如果焊接接頭需要在危險的溫度區(qū)工作,則仍不可避免地會形成貧鉻區(qū)。

進行均勻化處理

焊后,將奧氏體不銹鋼的焊接接頭重新加熱至850~900"C,保溫2h,使奧氏體晶粒內(nèi)部的鉻有充分時間擴散到晶界,使晶界處的含鉻量又恢復到大于12%(質(zhì)量分數(shù)),貧鉻區(qū)得以消失,這叫均勻化處理。

鐵素體含量的影響

在相同碳含量時，含有5%的鐵素體組織的奧氏體不銹鋼將明顯改善其乃晶間腐蝕性能。

三、晶間腐蝕試驗方法

核電設計中常用的奧氏體不銹鋼晶間腐蝕試驗方法

(a) GB/T 4334 E法不銹鋼硫酸硫酸銅腐蝕試驗方法

(b) ASTM A262 E法Copper- Copper Sulfate- -Sulfuric Acid Test forDetecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic

Stainless Steels

(c) RCC-M-2007 MC1300 Accelerated Intergranular Corrosion Testof Austenitic Stainless 18-10 Chromium Nickel Steel