奧氏體不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕試驗(yàn)

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(kāi)始，沿著晶界向內(nèi)部發(fā)展，直至成為潰瘍式腐蝕，整個(gè)金屬?gòu)?qiáng)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(shí)，晶粒之間已喪失了結(jié)合力，失去金屬聲音，嚴(yán)重時(shí)，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(shí)間

加熱溫度和加熱時(shí)間對(duì)奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的影響,如圖1所示。當(dāng)加熱溫度小于450°C或大于850°C時(shí),不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。因?yàn)闇囟刃∮?50C時(shí),由于溫度較低,不會(huì)形成碳化鉻。當(dāng)溫度超過(guò)850°C時(shí),晶粒內(nèi)的鉻擴(kuò)散能力增強(qiáng),有足夠的鉻擴(kuò)散至晶界和碳化合,不會(huì)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(gè)溫度區(qū)間就稱為產(chǎn)生晶間腐蝕的”危險(xiǎn)溫度區(qū)”(又稱”敏化溫度區(qū)”),其中尤以650℃最危險(xiǎn)。焊接時(shí)焊縫兩側(cè)處于”危險(xiǎn)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(guò)程中其溫度也要穿過(guò)”危險(xiǎn)溫度區(qū)”,所以也會(huì)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(jié)果就使得在晶界形成“貧鉻區(qū)“的機(jī)會(huì)增多,導(dǎo)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(rèn)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(jié)合能力比鉻更強(qiáng)的元素,能夠與碳結(jié)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(jìn)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(shí)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(diǎn)是,如果焊接接頭需要在危險(xiǎn)的溫度區(qū)工作,則仍不可避免地會(huì)形成貧鉻區(qū)。

進(jìn)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(shí)間擴(kuò)散到晶界,使晶界處的含鉻量又恢復(fù)到大于12%(質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)，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(yàn)方法

核電設(shè)計(jì)中常用的奧氏體不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法

(a) GB/T 4334 E法不銹鋼硫酸硫酸銅腐蝕試驗(yàn)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