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焊接工艺防止和控制晶间腐蚀的措施

2020-09-01
防止和控制晶间腐蚀的措施,根据腐蚀机理, 防止和控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施有以下几种:

(1) 采用超低碳不锈钢降低碳含量到0. 03 %以下, 如选用00Cr17Ni14Mo2 , 使钢中不形成( Fe 、Cr) 23C6 ,不出现贫铬区,防止晶间腐蚀的产生。一般强度不高, 受力不大, 要求塑性好的零件, 从经济角度出发,可选用0Cr18Ni9 等。

(2) 稳定化不锈钢选用钢中含钛和铌的不锈钢, (即我们常说的稳定化不锈钢) , 冶炼钢材时加入一定量的钛和铌两种成分, 它们和碳的亲和力大, 使钢中形成TiC 或NbC , 而且TiC 或NbC 的固溶度又比( Fe 、Cr) 23C6 小得多,在固溶温度下几乎不溶于奥氏体中。这样,虽然经过敏化温度时, ( Fe 、Cr) 23C6不致于大量在晶界上析出, 在很大程度上消除了奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的倾向。如1Cr18Ni9Ti 、1Cr18Ni9Nb 等钢, 可在500~700 ℃范围内工作, 不会有晶间腐蚀倾向。

(3) 重新进行固溶处理当对奥氏体不锈钢进行电焊时,电弧熔池的温度高达1300 ℃以上,焊缝两侧温度随距离的增加而下降, 其中存在敏化温度区。应尽量避免奥氏体不锈钢在敏化温度范围内受热和缓慢冷却, 若发现有晶间腐蚀倾向, 一般对非稳定化的不锈钢多加热到1000~1120 ℃, 保温按每毫米1~2 分钟计, 然后急冷;对稳定化不锈钢以加热到950~1050 ℃为宜。经固溶处理后的钢仍要防止在敏化温度加热,否则碳化铬会重新沿晶界析出。

(4) 选用正确的焊接方法焊接时,如果操作不熟练或焊接材料过厚, 焊接时间越长则停留在敏化温度区的机会愈多, 结果使焊缝两侧的母材产生对晶间腐蚀的敏感性。为了减轻焊接接头的敏感性,焊接中应尽量减小线能量的输入。一般氩弧焊要比电弧焊的输入线能量低, 因而焊接和焊补应当采用氩弧焊。对于焊接件应选用超低碳不锈钢或含Ti 、Nb稳定化元素的不锈钢, 对于焊条应选用超低碳焊条或含Nb 的焊条。采用氩弧焊焊接时,为避免焊接接头过热, 操作要快, 焊后要快速冷却, 尽量减少焊缝两侧母材在敏化温度范围停留的时间。


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焊后处理,焊缝区不一定都强调焊后热处理,一般固溶处理要在1100~1150 ℃范围内保温一定时间后急冷, 三分钟内要完成925~540 ℃温度范围的冷却, 在继续快冷到425 ℃以下;稳定化处理要在850~880 ℃温度范围内保温几小时后空冷。预期的焊后热处理效果, 同热处理全过程的各个关键工艺参数(如进炉温度、升温速度、升温过程中工件各部位的温差、炉内气氛、保温时间、保温过程中各部位的温差、降温速度、出炉温度等) 紧密相连。

对用于可能引起晶间腐蚀环境的奥氏体不锈钢容器, 一般零部件的固溶处理或稳定化处理可以实现。而对整台容器(多为换热器) 焊缝进行焊后热处理将面临重重困难。这类处理不是局部的焊后热处理,而是整个焊接部件或整台容器焊后热处理。由于大多数化工容器的结构形状复杂(比如我们常用的管壳式换热器) 。

如果要求对整台管壳式换热器焊缝区焊后固溶或稳定化处理, 上述的关键工艺参数根本得不到控制,更谈不上保证焊后热处理质量。即便处理也往往弄巧成拙, 不仅焊缝组织结构未能得到改善, 母材组织结构反而遭到不应有的恶化。因此,即使用于晶间腐蚀环境的奥氏体不锈钢制的化工容器,90 %以上仍为焊后态使用,而不是焊后热处理态使用。


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