316L不銹鋼焊縫抗晶間腐蝕性能評價

1、316L不銹鋼焊縫抗晶間腐蝕性能評價1基本概況受太陽寶公司委托，對兩種316L不銹鋼焊接接頭的抗晶間腐蝕性能進(jìn)行評價。316L不銹鋼作為一種奧氏體不銹鋼，是鎳基合金和鈦的代用材料，廣泛應(yīng)用于石油、化工、化肥、紡織、造紙、醫(yī)藥、原子能、宇宙航行以及海洋開發(fā)等領(lǐng)域。然而，不銹鋼如果熱處理不當(dāng)或焊接過程不當(dāng)，導(dǎo)致材料敏化，就會發(fā)生晶間腐蝕。其在化工及核工業(yè)生產(chǎn)中由晶間腐蝕造成的設(shè)備損壞占相當(dāng)大的比重。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，晶間腐蝕約占腐蝕損失的10.2%，加上由晶間腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐?yīng)力腐蝕開裂的事例數(shù)就更多了。因此，晶間腐蝕是不銹鋼最危險的破壞形式之一。2試驗評價方法和步驟按照GB/T4334.5-2000不

2、銹鋼硫酸一硫酸銅腐蝕試驗方法，對原材料和焊接材料進(jìn)行試驗。2.1試樣取樣1GHnritiji111250圖1取樣位置示意圖根據(jù)國標(biāo)GB4334.5-2000要求，試樣尺寸取長度80mm，寬20mm，厚度為4mm。由于本文為單焊縫取樣，故取樣位置見圖1。圖2為按國標(biāo)要求所取下的試樣。所取試樣圖2所取的試樣2.2試驗溶液將100g符合GB/T665的分析純硫酸銅(CuSO45H2O)溶解于700mL蒸餾水中，再加入100mL符合GB/T625的優(yōu)級純硫酸，用蒸餾水稀釋至1000mL,配成硫酸一硫酸銅溶液。2.3試驗儀器和設(shè)備油浴鍋，帶回流冷凝器的磨口燒瓶，微量天平，量筒等。2.4試驗條件和步驟試驗

3、前將試樣去油并干燥，在燒瓶底部鋪一層符合GB/T466的銅屑，然后放置試樣，并保證試樣之間互不接觸。往燒瓶中加配置好的試驗溶液，溶液應(yīng)高出試樣30mm。再將燒瓶放在加熱裝置上，通以冷卻水，加熱試驗溶液，使之保圖3試驗裝置整體圖2.5斷口掃描電鏡及金相分析圖46#樣微觀形貌圖58#樣微觀形貌在316L不銹鋼晶間腐蝕試驗中，用彎曲方法來評定晶間腐蝕的傾向性，是用適量的變形，加速晶間腐蝕裂紋的暴露，但前提是試樣的變形率不應(yīng)超過試樣允許的塑性變形量。圖4所示為6#樣焊縫區(qū)和母材的微觀組織圖，從圖中可以看出焊縫區(qū)試樣的晶粒遠(yuǎn)大于母材的晶粒。316L不銹鋼經(jīng)過焊接處理，變形和高溫促使晶粒明顯長大，晶粒直徑

4、分布不均勻，整個試樣分布著大量孿晶。對焊接件來說，在焊接過程中焊縫容易經(jīng)過奧氏體不銹鋼的敏化溫度區(qū)間，因此在焊縫附近和其余表面材料的冷卻速率有所差異，冷卻速率越大，奧氏體晶粒越小，因此熔合線附近的晶粒相對較小。此外，在敏化溫度停留時間的長短決定了晶間腐蝕的難易程度。而在敏化溫度區(qū)間保溫或緩慢冷卻時，由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6碳化物，使其周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，從而形成腐蝕物腐蝕原電池，導(dǎo)致晶間腐蝕。本實驗所采用的316L不銹鋼，無論是從擴(kuò)散連接后試樣的金相顯微觀察還是從能譜分析結(jié)果都可以看出，試樣沒有發(fā)生碳化物析出，晶界周圍沒有產(chǎn)生貧鉻區(qū)。改善晶間腐蝕的措施選用低碳和超低碳不銹鋼，如00

5、Cr18Ni10N、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2等，使晶間腐蝕敏感性降低到最小值，且強(qiáng)度相對較低，目前這一方法已成為解決不銹鋼晶間腐蝕問題的主要方法。利用合金化原理，避免形成鉻的碳化物。Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe都是碳化物形成元素，形成碳化物的親和力依次降低。進(jìn)行固溶化處理。奧氏體不銹鋼經(jīng)固溶處理后，強(qiáng)度和塑性非常接近，而所有的奧氏體不銹鋼均不能熱處理強(qiáng)化，只能通過冷作硬化以提高強(qiáng)度、硬度。焊接控制：調(diào)整焊縫的化學(xué)成份，加入穩(wěn)定化元素減少形成碳化鉻的可能性，如加入鈦或鈮等；減少焊縫中的含碳量，可以減少和避免形成鉻的碳化物，從而降低形成晶界腐蝕的傾；控制在危險溫度區(qū)的停留時間，防止過熱，快焊快冷，使碳來不及析出；合理安排焊接順序，多層焊和雙面焊時，后一條焊縫的熱作用可能對先焊焊縫的過熱區(qū)起到敏化溫度