浙江至德钢业有限公司工程技术人员通过多年实际生产经验总结后认为,防止不锈钢焊接接头产生晶间腐蚀的措施主要有以下几点:
一、防止焊接接头产生晶间腐蚀的工艺措施
1. 首先要选用适当的焊接方法
使它输入焊接熔池的热量最小,让焊接接头尽可能地缩短在敏化温度区段下的停留时间,减低危险温度对它的影响。。对于薄件、小型且有规则的焊接接头,选用高能量的真空电子束焊、激光焊或等离子弧焊最为有利;对于中等厚度板材的焊缝,可采用熔化极自动或半自动气体保护焊来施焊;而大厚度板材的焊接选用埋弧焊较为理想;不宜应用气焊,钨极氩弧焊不够理想,焊条电弧焊为常用的焊接方法。
2. 焊接参数制订的原则
以在焊接熔池停留时间最短为宗旨,在保证焊缝质量的前提下,用小的焊接电流、最快的焊接速度,来达到这一目的。
3. 操作方面:
①. 尽量采用窄焊缝,多道多层焊,每一道焊缝或每一层焊缝后,要等焊接处冷却到室温再进行次一道或次一层焊。
②. 在施焊过程中不允许焊接材料在熔池中摆动来增高熔池的温度和冷却时间。
③. 对于管壁较厚而管径又小的炉管来说,首先用氩弧焊进行打底焊,可以不加填充材料进行熔焊,在可能的条件下管内可通氩气保护。一来保护焊接熔池不易氧化,二来又可以加快焊缝冷却,同时也有利于背面焊缝成形。
④. 对于接触腐蚀介质的焊缝,在有条件的情况下一定要最后施焊,以减少接触介质的焊缝的受热次数。
4. 强制焊接区快速冷却
对于有规则的焊缝,在可能条件下,焊缝背面可用纯铜垫,在纯铜垫上可以通水或通保护气。这样,焊缝在惰性气体保护下凝固,成形美观,且少受氧化,同时又加快冷却。对于不规则的长焊缝,可以一面施焊一面用冷水浇焊缝,以水不侵入焊接熔池为准,用这种方法同样也可起到减少晶间腐蚀倾向的作用。将一些小而轻的18-8型不锈钢焊件,焊好后立即投入水中冷却,至今尚未发现有裂纹倾向。
5. 进行稳定化处理或固溶处理
这是行之有效的方法,即焊后将整个焊接构件进行整体上述热处理,可以减少或避免晶间腐蚀倾向。
二、防止焊缝晶间腐蚀的冶金措施
1. 使焊缝金属具有奥氏体-铁素体双相组织,其铁素体的体积分数应超过3%~5%,直至12%。在此范围,不仅能提高焊缝金属抗晶间腐蚀能力和抗应力腐蚀能力,同时还能提高焊缝金属抗热裂纹性能。不过对于高温下服役的焊接接头而言,铁素体含量增多可导致σ相脆化的危险性上升。
2. 在焊缝金属中渗入比铬更容易与碳结合的稳定化元素,如钛、铌、钽和锆等。一般认为钛碳比大于5时,才能提高抗晶间腐蚀的能力。而试验结果认为钛碳比大于或等于6.7时,才有明显的效果;钛碳比大于7.8时,才能彻底地改善晶间腐蚀的倾向。这是由于钛能充分地将碳化铬中的铬置换出来,消除了晶界的贫铬地带,从而改善了耐蚀性。
3. 最大限度地降低焊缝金属中的碳含量,达到低于碳在18-8型不锈钢中室温溶解极限值以下,使碳不可能与铬生成铬的碳化物,从而从根本上消除晶界的贫铬区碳的质量分数在焊缝金属中小于0.03%时,就能提高焊缝金属的抗晶间腐蚀能力。
综上所述,为了使焊缝金属中有恰当的合金元素种类和数量,只有从焊接材料着手,选择满足上述冶金因素条件的焊条、焊丝及焊剂,才能使焊缝金属达到抗晶间腐蚀的目的。对于不锈钢焊接结构,钢材也应达到此要求。这样,整个焊接构件才算是具备了抗晶间腐蚀的良好性能。