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不銹鋼是指主加元素Cr高于12%,能使鋼處于鈍化狀態(tài)、又具有不銹鋼特性的鋼。不銹鋼根據(jù)其顯微組織分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、奧氏體+鐵素體型和沉淀硬化型不銹鋼。奧氏體不銹鋼通常在常溫下的組織為純奧氏體,也有一些為奧氏體+少量鐵素體,這種少量鐵素體有助于防止熱裂紋。
一、奧氏體不銹鋼的焊接特點:
1、容易出現(xiàn)熱裂紋。
防止措施:(1)盡量使焊縫金屬呈雙相組織,鐵素體的含量控制在3-5%以下。因為鐵素體能大量溶解有害的S、P雜質(zhì)。（2）盡量選用堿性藥皮的優(yōu)質(zhì)焊條,以限制焊縫金屬中S、P、C等的含量。
2、晶間腐蝕:根據(jù)貧鉻理論,焊縫和熱影響區(qū)在加熱到450-850℃敏化溫度區(qū)時在晶界上析出碳化鉻,造成貧鉻的晶界,不足以抵抗腐蝕的程度。
防止措施:（1）采用低碳或超低碳的焊材,如A002等;采用含鈦、鈮等穩(wěn)定化元素的焊條,如A137、A132等。（2）由焊絲或焊條向焊縫熔入一定量的鐵素體形成元素,使焊縫金屬成為奧氏體+鐵素體的雙相組織,(鐵素體一般控制在4-12%)。（3）減少焊接熔池過熱,選用較小的焊接電流和較快的焊接速度,加快冷卻速度。（4）對耐晶間腐蝕性能要求很高的焊件進行焊后穩(wěn)定化退火處理。
3、應(yīng)力腐蝕開裂:應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭在特定腐蝕環(huán)境下受拉伸應(yīng)力作用時所產(chǎn)生的延遲開裂現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭比較嚴(yán)重的失效形式,表現(xiàn)為無塑性變形的脆性破壞。
應(yīng)力腐蝕開裂防止措施:(1)合理制定成形加工和組裝工藝,盡可能減小冷作變形度,避免強制組裝,防止組裝過程中造成各種傷痕(各種組裝傷痕及電弧灼痕都會成為SCC的裂源,易造成腐蝕坑)。(2)合理選擇焊材:焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配,不產(chǎn)生任何不良組織,如晶粒粗化及硬脆馬氏體等;(3)采取合適的焊接工藝:保證焊縫成形良好,不產(chǎn)生任何應(yīng)力集中或點蝕的缺陷,如咬邊等;采取合理的焊接順序,降低焊接殘余應(yīng)力水平;(4)消除應(yīng)力處理:焊后熱處理,如焊后完全退火或退火;在難以實施熱處理時采用焊后錘擊或噴丸等。(5)生產(chǎn)管理措施:介質(zhì)中雜質(zhì)的控制,如液氨介質(zhì)中的O2、N2、H2O等;液化石油氣中的H2S;氯化物溶液中的O2、Fe3+、Cr6+等;防蝕處理:如涂層、襯里或陰極保護等;添加緩蝕劑。
4、焊縫金屬的低溫脆化:對于奧氏體不銹鋼焊接接頭,在低溫使用時,焊縫金屬的塑韌性是關(guān)鍵問題。此時,焊縫組織中的鐵素體的存在總是惡化低溫韌性。
防止措施:通過選用純奧氏體焊材和調(diào)整焊接工藝獲得單一的奧氏體焊縫。
5、焊接接頭的σ相脆化:焊件在經(jīng)受一定時間的高溫加熱后會在焊縫中析出一種脆性的σ相,導(dǎo)致整個接頭脆化,塑性和韌性顯著下降。σ相的析出溫度范圍650-850℃。在高溫加熱過程中,σ相主要由鐵素體轉(zhuǎn)變而成。加熱時間越長,σ相析出越多。
防止措施:
(1)限制焊縫金屬中的鐵素體含量(小于15%);采用超合金化焊接材料,即高鎳焊材。
(2)采用小規(guī)范,以減小焊縫金屬在高溫下的停留時間;
(3)對已析出的σ相在條件允許時進行固溶處理,使σ相溶入奧氏體。
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