奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀试验

一晶间腐蚀定义

晶间腐蚀是一种由微电池作用而引起的局部腐蚀现象，是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界产生的腐蚀。这种腐蚀主要是从表面开始，沿着晶界向内部发展，直至成为溃疡式腐蚀，整个金属强度几乎完全丧失。其腐蚀特征是，在表面还看不出腐蚀特征时，晶粒之间已丧失了结合力，失去金属声音，严重时，只要轻轻敲打就可破碎,甚至形成粉状。因此，它是-种危害性很大的局部腐蚀。

二晶闻腐蚀的防止和消除

控制加热温度和时间

加热温度和加热时间对奥氏体不锈钢晶间腐蚀的影响,如图1所示。当加热温度小于450°C或大于850°C时,不会产生晶间腐蚀。因为温度小于450C时,由于温度较低,不会形成碳化铬。当温度超过850°C时,晶粒内的铬扩散能力增强,有足够的铬扩散至晶界和碳化合,不会在晶界形成“贫铬区”。所以产生晶间腐蚀的加热温度是在450~850°C,这个温度区间就称为产生晶间腐蚀的”危险温度区”(又称”敏化温度区”),其中尤以650℃最危险。焊接时焊缝两侧处于”危险温度区”的地带最易发生晶间腐蚀。即使是焊缝由于在冷却过程中其温度也要穿过”危险温度区”,所以也会产生晶间腐蚀。

控制含碳量

随着不锈钢中含碳量的增加,在晶界生成的碳化铬随之增多，结果就使得在晶界形成“贫铬区“的机会增多,导致产生晶间腐蚀的倾向增加,所以碳是晶间腐蚀最有害的元素。一般认为奥氏体不锈钢中含碳量降低到0.02~0.03%以下，便可避免晶间腐蚀。

在钢材和焊接材料中加入Ti、Nb等与碳的结合能力比铬更强的元素,能够与碳结合成稳定的碳化物,可以避免在奥氏体晶界形成贫铬区。所以,常用奥氏体不锈钢及焊接材料中都含有Ti或Nb元素,如ER347等。

进行固溶处理

焊后,将奥氏体不锈钢的焊接接头重新加热至1050~1100C,此时碳又重新溶入奥氏体中,然后急速冷却,便可得到稳定的奥氏体组织,消除贫铬区。这种方法叫固溶处理。固溶处理的缺点是,如果焊接接头需要在危险的温度区工作,则仍不可避免地会形成贫铬区。

进行均匀化处理

焊后,将奥氏体不锈钢的焊接接头重新加热至850~900"C,保温2h,使奥氏体晶粒内部的铬有充分时间扩散到晶界,使晶界处的含铬量又恢复到大于12%(质量分数),贫铬区得以消失,这叫均匀化处理。

铁素体含量的影响

在相同碳含量时，含有5%的铁素体组织的奥氏体不锈钢将明显改善其乃晶间腐蚀性能。

三、晶间腐蚀试验方法

核电设计中常用的奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法

(a) GB/T 4334 E法不锈钢硫酸硫酸铜腐蚀试验方法

(b) ASTM A262 E法Copper- Copper Sulfate- -Sulfuric Acid Test forDetecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic

Stainless Steels

(c) RCC-M-2007 MC1300 Accelerated Intergranular Corrosion Testof Austenitic Stainless 18-10 Chromium Nickel Steel