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双相不锈钢焊接接头耐腐蚀性能
2010/10/14 10:20:25 来源:51网络采购 点击:392次
内容摘要:双相不锈钢焊接接头耐腐蚀性能
①耐点蚀性能。表6-74所示为国产四种双相不锈钢和304L及316L的点蚀试验结果。它是在3%NaCl+1.5%FeCl36H2O+20mL/LHAC介质中进行试验的,pH值为2。可以看到,双相不锈钢的点蚀率显著低于奥氏体不锈钢304L及316L。随着双相不锈钢含铬量的提高,点蚀率下降。各钢种焊接接头的点蚀率与母材基本一致。
焊缝金属和焊接热影响区未出现集中腐蚀现象,但随着温度的升高,点蚀率增加。

②耐晶间腐蚀性能。对焊接接头进行耐晶间腐蚀试验,00Cr22Ni5Mo3N,00Cr25Ni6Mo2N,00Cr25Ni7WCuN三种钢均无晶间腐蚀发生。00Cr18Ni5Mo3Si2钢如果将相比例控制在各为50%时,也无晶间腐蚀发生。但当相比例发生变化,铁素体含量达到70%时,焊接接头将发生晶间腐蚀,但也只有l~2个晶粒的深度。
③耐缝隙腐蚀性能。腐蚀介质为3%NaCl+1/20MNa2SO4。水溶液,80℃,通氧,试验时间30d。00Cr22Ni5Mo3N钢和00Cr25Ni7WCuN钢的焊接接头总失重各为0.02g和0.002g左右,接近母材的总失重。在焊缝及焊接热影响区均未发现集中腐蚀现象。
    ④耐应力腐蚀性能。腐蚀介质为25%NaCl+l%K2Cr2O7,水溶液,108℃,pH为4。为横向焊接接头U形缺口试样,厚2mm。00Cr18Ni5Mo3Si2钢焊接接头经200h,Cr22和Cr25型双相不锈钢焊接接头经500h试验后均未发现应力腐蚀。
    双相不锈钢耐应力腐蚀原因:双相不锈钢耐应力腐蚀性能是与其主要相组成铁素体与奥氏体的平衡比例、分布状态以及晶粒大小密切相关。在相比例相同条件下,细晶粒组织以及无方向性的第二相弥散分布也是提高耐应力腐蚀性能的重要条件。研究表明,双相不锈钢耐应力腐蚀性能较好。
    a.耐应力腐蚀性能好。耐应力腐蚀性能好的原因可归纳为以下五点:
    a)双相不锈钢的屈服强度。双相不锈钢的屈服强度远较18.8型奥氏体不锈钢高,从而双相不锈钢的相应的应力腐蚀临界应力值也较奥氏体不锈钢高,在相同应力水平作用下不易产生应力腐蚀。
b)合金元素的作用。在中性氯化物的水介质中,18-8型奥氏体不锈钢的应力腐蚀多数以点蚀为起源,而双相不锈钢一般含有较高的铬、铝等元素,从而耐点蚀性能较好,点蚀诱导期长。一旦产生点蚀,应力腐蚀的裂纹往往出现在点蚀坑的底部,由于这些应力腐蚀小裂纹分散性较大,避免应力集中于少数裂纹,也就减缓了应力腐蚀的发展速度,改善了双相不锈钢的耐应力腐蚀性能。
    c)第二相的机械阻挡作用。双相不锈钢中的第二相对应力腐蚀裂纹的扩展起着一定程度的机械阻挡作用,当应力腐蚀裂纹形成后,第二相可以阻碍裂纹向前延伸或迫使裂纹改变方向,从而延长了应力腐蚀裂纹的扩展期,造成双相不锈钢的应力腐蚀裂纹形貌有别于奥氏体不锈钢。双相不锈钢的应力腐蚀裂纹往往是分支多,扩展无一定方向,走向弯曲,发展速度缓慢。
    d)两相间的电化学作用。两相间的电化学作用使奥氏体相具有一定的防蚀效果。在应力腐蚀裂纹扩展过程中伴随着铁素体相的阳极溶解,奥氏体相从而得到阴极保护,致使奥氏体相在一定程度上也抑制了裂纹扩展。
    e)改善相比例。前已所述,双相不锈钢耐应力腐蚀的主要原因是适当的相比例,适当的相比例可改善焊接接头的抗应力腐蚀性。
    b.双相不锈钢耐应力腐蚀的改善
a)调整合金元素。铁素体固然能提高焊接接头的抗应力腐蚀能力,但过量铁素体则会引起焊缝金属脆化,导致抗应力腐蚀能力下降。为了降低焊缝金属中的铁素体含量,并考虑到钢的耐蚀性,不能靠降铬、钼含量来提高奥氏体数量,一般采用加氮、增镍两条途径来提高奥氏体相的数量。
图6-37所示为焊缝金属中铁素体含量与Nieq(Ni当量)的关系曲线。
图6-38给出了焊缝区铁素体含量与抗蚀性之间的关系。可以看到,铁素体含量达40%~50%时抗应力腐蚀性最好。

b)合理的焊接冷却速度。铁素体含量与焊接工艺有关,与焊接线能量、层间温度和板厚密切相关的冷却速度对能否获得优质的焊缝金属和热影响区是非常重要的,因此必须严格控制焊接时的冷却速度。冷却速度太快,会产生过量铁素体,使冲击韧性下降,同时氮化物沉淀,影响抗应力腐蚀性能;速度太慢,高温停留时间太长,会促使σ脆性相析出,同样使冲击韧度下降,恶化抗应力腐蚀性能。所以必须选择合理的冷却速度。
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