1.焊接接頭的晶間腐蝕傾向

奧氏體不銹鋼盤管400800范圍內加熱后對晶間腐蝕最為敏感,此溫度區間一般稱為敏化溫度區間。這主要是由于奧氏體鋼在固溶狀態下,碳以過飽和的形式溶解于γ固溶體中。加熱時,過飽和的碳以Cr23C6的形式沿晶界析出,當使晶界附近wCr降到低于鈍化所需的最低數量(wCr12%)時,在晶界形成了貧鉻層,從而使晶界的電極電位遠低于晶內。當金屬與腐蝕介質接觸時,電極電位低的晶界就被腐蝕,這種腐蝕就是晶間腐蝕。

2.提高焊接接頭耐晶間腐蝕能力的措施

(1)降低含碳量

減少奧氏體不銹鋼盤管和焊條中的含碳量,是防止晶間腐蝕最根本的辦法。

(2)加入穩定劑

在鋼和焊接材料中加入鈦、鈮等與碳的親和力比鉻強的合金元素,這些合金元素能夠優先與碳結合成穩定的碳化物,從而避免在奧氏體晶界形成碳化鉻而產生貧鉻層,對提高抗晶間腐蝕能力有十分良好的作用。

(3)焊后進行固溶處理

將焊件加熱到10501100,使已經析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,然后快速冷卻,形成穩定的奧氏體組織,此過程稱為固溶處理。

(4)改變焊縫的組織狀態

即使焊縫由單一的γ相改變為γ+δ雙相。

(5)減少焊接熱輸入

盡量選用較小的焊接熱輸入,以減少在高溫停留的時間,對減小敏化區的形成和刀蝕的形成都具有一定的作用。

(6)合理安排焊接順序

防止刀狀腐蝕的產生還應注意合理安排焊接順序,這是因為刀狀腐蝕除產生于焊后在敏化溫度再次受熱外,在多層焊和雙面焊時,后一條焊縫的熱作用可能對先焊焊縫的過熱區起到敏化加熱的作用。

3.焊接接頭的應力腐蝕開裂

這是不銹鋼盤管在靜應力(內應力或外應力)與腐蝕介質同時作用下發生的破壞現象。純金屬一般沒有應力腐蝕開裂傾向,而在不銹鋼盤管中,奧氏體不銹鋼盤管比鐵素體或馬氏體不銹鋼盤管的應力腐蝕傾向大。因為奧氏體不銹鋼盤管導熱性差,線膨脹系數大,所以焊后會產生較大的焊接殘余應力,因而容易造成應力腐蝕開裂。

(1)正確選用材料

根據介質特性選用對應力腐蝕開裂敏感性低的材料是防止應力腐蝕開裂最根本的措施。

(2)消除焊件的殘余應力

通??刹捎缅N擊焊件表面來松弛殘余應力,也可以進行消除應力熱處理。

(3)對材料進行防蝕處理

通過電鍍、噴鍍、襯里等方法,用金屬或非金屬覆蓋層將金屬與腐蝕介質隔離開。

(4)接頭設計應注意防止“死區”,這是為了避免縫隙的存在。

4.焊接接頭的熱裂紋

熱裂紋是奧氏體不銹鋼盤管焊接時比較容易產生的一種缺陷,特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼盤管更易產生。其產生的主要原因是由于奧氏體不銹鋼盤管的液、固相線區間較大、結晶時間較長,而且奧氏體結晶方向性強,使低熔點雜質偏析嚴重而集中于晶界處;此外,奧氏體不銹鋼盤管的線膨脹系數大,冷卻收縮時應力大,所以易產生熱裂紋。

(1)嚴格限制焊縫中的S、P等雜質的含量。

(2)產生雙相組織

對于wNi15%18-8型不銹鋼盤管,具有γ+δ的雙相組織焊縫有較高的抗裂性,δ鐵素體含量(φδ)應控制在3%8%。

wNi15%,單相奧氏體組織的高鎳不銹鋼盤管不宜采用γ+δ雙相組織(高溫時δ相促進生成σ相,導致σ相脆化)時,可采用γ+碳化物或γ+硼化物的雙相組織,亦有較高的抗裂性。

(3)合理的進行合金化

在不允許采用雙相組織的情況下,可以通過調整焊縫金屬的合金成分,如加入wMn4%6%,對防止單相奧氏體焊縫產生熱裂紋相當有效。

(4)工藝上的措施

為降低焊縫的熱裂傾向,制定焊接工藝時應盡可能減少熔池過熱和接頭的殘余應力。

5.焊接接頭的脆化

(1)σ相脆化

奧氏體或鐵素體不銹鋼盤管在高溫(375875)長時間加熱就會形成一種FeCr金屬間化合物,即σ相。

(2)粗大的原始晶粒

高鉻鐵素體鋼在加熱與冷卻過程中不發生相變,晶粒很容易長大,而且用熱處理也無法消除,只能用壓力加工才能使粗大的晶粒破碎。

(3)475℃脆性

wCr15%的鐵素體不銹鋼盤管,在400550℃范圍內長期加熱后,鋼在室溫下變得很脆,其沖擊韌度和塑性接近于零。此外,由于鐵素體不銹鋼盤管焊接接頭有明顯的脆化傾向,馬氏體不銹鋼盤管焊接時淬硬傾向大,都會造成接頭部位冷裂紋的形成。