浙江至德钢业有限公司技术人员通过多年时间操作不锈钢焊接经验总结,认为影响奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀因素主要有以下几点:


1. 热温度和时间的影响


  18-8型不锈钢或其焊缝金属在温度为450~850时间越长,晶间腐蚀越严重,通常把450~850℃的温度区间称之为敏化温度(又称危险温度区)当18-8型不锈钢材及其焊接接头,热影响区最高温度低于600℃或高于1000℃时,通常不会产生晶间腐蚀敏化现象。


2. 焊接条件的影响 


   有人曾进行过这方面试验,采用相同成分的18-8型不锈钢钢板,选用相同的焊接参数施焊,其中一批焊接试件先放在-70℃冷却后,在预冷温度下施焊;另一批焊接试件预先在450℃炉中加热,然后预热到450℃状态下施焊。焊后将这两批焊接试件加工成相同尺寸的试样放在70℃相同的腐蚀溶液中分别保温4h、6h、12h、24h。结果发现预先冷却至-70℃的焊接试样,即使保温24h后也未发现任何腐蚀痕迹;而预热到450℃的焊接试样,保温12h已丧失了耐晶间腐蚀的能力。这说明了敏化温度下的停留时间对焊接接头的耐蚀性有重要的影响。因此,对耐晶间腐蚀性能要求很高且尺寸不大的焊接构件,预先冷却是一种可行的提高焊接接头耐晶间腐蚀能力的工艺措施。


3. 焊后热处理参数的影响 


  用含钛的18-8型不锈钢板材焊成几组焊接试件,用不同参数的热处理进行了对比试验。


    a. 焊后焊接试样不进行热处理。


    b. 焊后将焊接试样放在炉内加热,加热到650℃,保温2h,然后空冷(称之敏化处理)。


    c. 焊后将焊接试样放在炉内加热,加热到880℃,保温2h,然后空冷(称之为稳定化处理)。


    d. 焊后将焊接试样放在炉内加热,加热到1050℃,保温30mm然后水冷(称之固溶处理)。


  将上述这批焊接试样放在同一腐蚀介质中进行晶间腐蚀试验。从试验结果可以看出:经敏化处理的焊接试样耐晶间腐蚀性能最差;焊后没有进行热处理的焊接试样次之;稳定化处理和固溶处理的焊接试样,与没有热处理的焊接试样相比,耐晶间腐蚀能力不仅没有降低反而提高了所以,为了提高焊接接头耐晶间腐蚀能力,在工艺上可采用这两种热处理的方法。


4. 成分和组织对晶间腐蚀的影响


  焊缝金属的晶间腐蚀,除了上述因素影响之外,更主要地与其成分和组织有关。若18-8型不锈钢焊缝为纯奥氏体组织,则比较容易形成晶间腐蚀。如果焊缝金属中渗入适当的铁素体形成元素,就会使焊缝金属形成奥氏体-铁素体双相组织。这时,在奥氏体晶内以及晶粒与晶粒之间有一定数量的铁素体,它能分散或隔断所形成的铬的碳化物,使奥氏体的晶粒交界面上不会形成连续的网状铬的碳化物,从而可提高焊缝金属耐晶间腐蚀的能力。这是在焊缝金属中加入铁素体形成元素的又一种效果。铁素体形成元素除铬外,还有钼、钒、钨、钛、铌、硅等。


  在18-8型不锈钢焊缝金属中,渗入某些强烈形成碳化物元素,如钛、铌、钽、锆等,同样也能提高焊缝金属抗晶间腐蚀能力。这是由于这些合金元素很容易与碳结合成很稳定的碳化物,从而使铬的碳化物大大减少,在晶粒边界就不会出现贫铬现象,使焊缝金属内部组织稳定。这些能生成碳化物的合金元素,称它们为稳定化元素。


  按照贫铬理论,最根本有效的方法是降低焊缝金属中碳的含量,直到低于它在奥氏体中室温附近的溶解极限,以彻底避免碳化物的析出。这样就不会有贫铬区带,从而就达到了防止产生晶间腐蚀的目的。采用超低碳18-8型不锈钢材质,配备超低碳18-8型不锈钢焊接材料,其焊缝金属抗晶间腐蚀能力得到提高。


  除上述因素外,对18-8型不锈钢焊接接头抗晶间腐蚀有影响的还有加工硬化。对不含有稳定化元素的18-8型不锈钢焊接接头,受过冷变形后,对不同腐蚀介质的抗晶间腐蚀性能均有所提高,但提高程度是各不相同的。选择不同的焊接方法和焊接工艺,通过对其焊缝金属成分、组织以及焊接热循环的调整,可对焊接接头抗晶间腐蚀产生一定的影响。