通過焊接工藝防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的作用是有限的,因為焊接是要經(jīng)歷加熱、熔化、凝固、冷卻的過程,無論是焊縫還是熱影響區(qū),必然有一部分區(qū)域經(jīng)過敏化溫度。但選擇合理的焊接工藝,減輕焊接對奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的影響還是有可能的。
奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕,可能由于焊接工藝制定的不合適或焊接材料選擇的不合理(焊接材料的選擇,已在第三章介紹了,這里不再介紹)而發(fā)生,就焊接接頭來說,可能會產(chǎn)生焊縫的晶間腐蝕、熱影響區(qū)中溫敏化區(qū)(600~1000℃)的晶間腐蝕和熱影響區(qū)過熱區(qū)的“刀蝕”。
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(qū)正是前一道焊縫的焊縫金屬。當此“熱影響區(qū)”達到敏化溫度的區(qū)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(qū)域與腐蝕介質(zhì)接觸時,則會產(chǎn)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、含鈮(或鈦)穩(wěn)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(jù)母材和腐蝕環(huán)境的不同,也可選擇同時滿足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(qū)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(qū)中溫敏化區(qū)的晶間腐蝕
無論是單道焊縫還是多道焊縫,熱影響區(qū)內(nèi)的敏化區(qū)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(guī)范,控制層間溫度,加快冷卻速度,使敏化溫度區(qū)間停留時間盡可能縮短,減小熱影響區(qū)敏化區(qū)的寬度,從而減輕晶間腐蝕。防止熱影響區(qū)晶間腐蝕的最好辦法是選用合適的母材,如采用含鈦、鈮的穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼,含一定數(shù)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(jīng)介紹了“刀蝕”現(xiàn)象。要削除和降低用鈮和鈦穩(wěn)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(shè)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(chǎn)生“刀蝕”的一面不要接觸腐蝕介質(zhì);采用超低碳奧氏體不銹鋼母材是防止“刀蝕”最有效的辦法。
無論是焊縫晶間腐蝕、熱影響區(qū)的敏化區(qū)晶間腐蝕還是熱影響區(qū)的過熱區(qū)“刀蝕”,材料選擇是最關(guān)鍵、最有效的,焊接工藝方法和措施的作用是很有限的。如果工件較小、在工件材料及結(jié)構(gòu)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(chǎn)中,由于工件大、結(jié)構(gòu)復雜和其他材料的原因而無法實現(xiàn)固熔處理。