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        基礎知識

        漲知識 ‖ 3招搞定奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕

        晶間腐蝕,是局部腐蝕的一種。主要由于晶粒表面和內部間化學成分的差異以及晶界雜質或內應力的存在。晶間腐蝕可以分別產生在焊接接頭的熱影響區(HAZ)、焊縫或熔合線上,在熔合線上產生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕(KLA)。


        不銹鋼在腐蝕介質作用下,在晶粒之間產生的一種腐蝕現象稱為晶間腐蝕。


        產生晶間腐蝕的不銹鋼,當受到應力作用時,即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失,這是不銹鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產生在焊接接頭的熱影響區(HAZ)、焊縫或熔合線上,在熔合線上產生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕(KLA)。


        不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數必須大于10~12%。當溫度升高時,碳在不銹鋼晶粒內部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小,約為0.02%~0.03%,而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值,故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散,并和鉻化合,在晶間形成碳化鉻的化合物,如(CrFe)23C6等。數據表明,鉻沿晶界擴散的活化能力162~252KJ/mol,而鉻由晶粒內擴散活化能約540KJ/mol,即:鉻由晶粒內擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小,內部的鉻來不及向晶界擴散,所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內部,而是來自晶界附近,結果就使晶界附近的含鉻量大為減少,當晶界的鉻的質量分數低到小于12%時,就形成所謂的“貧鉻區”,在腐蝕介質作用下,貧鉻區就會失去耐腐蝕能力,而產生晶間腐蝕。

        1 焊縫的晶間腐蝕

        普通奧氏體不銹鋼在多層焊時,后一道焊縫熱影響區正是前一道焊縫的焊縫金屬。當此“熱影響區”達到敏化溫度的區域,在晶界上容易析出鉻的碳化物,形成貧鉻的晶粒邊界,這個區域與腐蝕介質接觸時,則會產生晶間腐蝕。防止焊縫晶間腐蝕最直接有效的辦法是選擇耐晶間腐蝕的焊接材料。目前最常用的是超低碳、含nb(或ti)穩定化元素和含有少量鐵素體(一般要求鐵素體含量為4%~12%)的焊接材料。根據母材和腐蝕環境的不同,也可選擇同時滿足以上述三種要求的材料(如e347l焊條)。在焊接工藝上,要求控制層間溫度,一般低于150℃,采用小線能量焊接方法和工藝措施可以減小敏化溫度區域,防止晶粒長大和碳化物的析出,以減小焊縫晶間腐蝕傾向。

         

        2 熱影響區中溫敏化區的晶間腐蝕

        無論是單道焊縫還是多道焊縫,熱影響區內的敏化區總是存在的,這就存在著晶間腐蝕的可能。在焊接工藝上。選擇線能量較低的焊接方法,或盡可能降低焊接規范,控制層間溫度。加快冷卻速度。使敏化溫度區間停留時間盡可能縮短,減小熱影響敏化區的寬度,從而減輕晶間腐蝕。防止熱影響區晶間腐蝕的最好辦法是選用合適的母材,如采用含ti nb的穩定化奧氏體不銹鋼,含一定數量鐵素體的奧氏體不銹鋼及超低碳的奧氏體不銹鋼。

         

        3 刀蝕

        前面已經介紹了“刀蝕”現象。要削除和降低用nb和ti穩定的奧氏體鋼焊接接頭的“刀蝕”危險,有時是很困難的。但在焊接接頭的設計上,可以盡可能不采用交叉焊縫;在焊接順序上,應盡可能使會產生“刀蝕”的一面不要接觸腐蝕介質;如果工件較小、在工件材料是及結構允許的情況下,可以進行焊后固熔處理(即在1065~1120℃+水冷或急冷),也是有效防止晶間腐蝕的方法。但在實際生產中,由于工件大、結構復雜和其他材料的原因而無法實現固熔處理。

        來源:中國腐蝕與防護網

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