Super304H钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性
Super304H奥氏体不锈钢晶间腐蚀的研究进展
１晶间腐蚀机理 目前，晶间腐蚀的机理主要有“贫化理论”和 “晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论”∽ｊ。
界技术，以大幅提高机组的发电效率。１３本住友金
属于２０世纪８０年代率先开发了Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ（１８Ｃｒ．
９Ｎｉ－３Ｃｕ．Ｎｂ—Ｎ）奥氏体耐热不锈钢（以下简称ｓｕ． ｐｅｒ３０４Ｈ钢）作为超超临界机组过热器和再热器管
所提高，但是ｃ含量对晶间腐蚀的影响比Ｎｂ大，ｃ
万方数据
・３６・
特殊钢
第３４卷
钢管成型工艺上的差别主要体现在双固溶法参数设 置上；传统工艺中，ＴＰ３０４Ｈ钢管软化处理温度在
９００一ｌ
析出的温度大致为９００～９５０ ｏＣ，而Ｍ：，Ｃ。在８００～
８５０
ｑＣ析出最快。但对Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ钢，高温处理为
０００℃，固溶处理温度１
ｓｉｏｎ
ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ ｓｔｅｅｌ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉＳ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｅｃｈ． ａｎｉｓｍ，ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｌｌｏｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｓｔｅｅｌ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ Ｎｂ／Ｃ，ｄｏｕｂｌｅ ｓｏｌｉｄ．ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ６００—７００℃ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｇｉｎｇ ｏｎ ｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｅｅｌ．ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｓｅｎ． ｓｉｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ ｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ ｓｔｅｅｌ ｉＳ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．
Super304H钢和TP304H钢晶间腐蚀敏感性
Super304H钢和TP304H钢晶间腐蚀敏感性节能和环保是建设节约和谐型社会的一个重要组成部分，要求新建的现代化发电厂在提高生产效率的同时不仅要节约能源，而且还要减少废物产生和限制环境污染，因此，作为世界上最为成熟的洁净煤发电技术之一的超临界(SC)和超超临界(USC)机组成为目前我国火力发电的必然趋势。
Super304H钢正是为满足USC机组用材需求而发展起来的一种新型细晶奥氏体耐热钢，它是在TP304H基础上通过调整化学成分和改进成材工艺使蠕变断裂强度和抗高温蒸汽氧化腐蚀能力大大提高，由于其高温许用应力大，在锅炉上应用时能显著降低锅炉制造成本，因而成为USC锅炉高温锅炉部件的主要首选材料之一。
在USC锅炉中，过热器和再热器受热面均布置在锅炉烟温较高的区域，因此管道在运行中所处环境条件最恶劣，其向火侧因钠钾硫酸盐存在引起严重腐蚀，而钠钾硫酸盐腐蚀性最强的温度在600～750℃。
由于Super304H钢的碳含量比TP304H钢有所提高，且在USC 锅炉中实际使用温度为600～650℃，因此，必须对Super304H钢的抗晶间腐蚀敏感性进行研究。
本文利用电化学动电位再活化法比较了Super304H钢和TP304H钢的晶间腐蚀敏感性，通过研究为Super304H钢的合理利用和国产化提供理论依据。
实验用Super304H钢管规格为Φ45mm×9mm，TP304H钢管的规格为Φ60mm×8mm，采用SPECTROLAB定量光谱仪实测化学成分见表1。
与TP304H钢相比，Super304H钢增加了C含量，降低了Mn含量，同时Super304H钢中新添加了Cu、Nb和N三种元素。
与ASTM 标准成分相比，Super304H钢中存在非标准规定元素Mo，推测是为提高钢的高温强度而加入的，其余元素中除N没检测到外基本都在标准规定的成分内。
表1 Super304H 钢和TP304H 钢的化学成分(质量分数，%)C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Nb NTP304H 0.08 0.48 0.87 0.024 0.005 18.56 9.56 - - - -Super304H 0.10 0.22 0.85 0.033 0.006 18.4 8.56 0.26 2.41 0.48 -采用线切割方法加工试样，按照标准制备试样，Super304H钢和TP304H钢各取3个试样，试样尺寸为1cm×1cm×0.3cm，工作面积为1cm×1cm。
Super304H、HR3C钢焊接探讨
Super304H、HR3C钢焊接探讨作者：王天明来源：《中国科技博览》2018年第30期[摘要]Super304H钢是超级细化晶粒组织的不锈钢，在TP304H钢的基础上添加了ω（Cu）3%和ω（Nb）0.45%，通过弥散强化作用获得了极高的许用应力。
HR3C钢是非细化晶粒不锈钢，在25-20型（AISI310）不锈钢的基础上添加了Nb和N元素而开发出来的新钢种。
合金元素的增加使得液态金属黏度变大，流动性变差，焊接时很容易产生打底层焊接接头凹陷及层间未熔合的缺陷，并且对焊接热裂纹非常敏感。
[关键词]焊接；工艺；过程；缺陷中图分类号：G692 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0012-011 产生的热裂纹主要有三类1）结晶裂纹熔融状态的熔敷金属在结晶过程中，当残留在已凝固晶粒间的液体薄膜被收缩应力拉开后而又得不到足够液体的补充时，就会形成裂纹，这种裂纹被称为结晶裂纹。
结晶裂纹常出现焊缝、引弧和收弧处。
2）高温液化裂纹在焊接热影响区的过热区，由于电弧加热作用使该区的部分母材或部分晶界熔化，在凝固过程中，局部熔融状态的母材金属的晶界上，有可能出现晶界液体薄膜，接头在冷却过程中薄膜被拉开而得不到液体金属的补充，造成焊接热影响区裂纹。
这种裂纹称为高温液化裂纹。
高温液化裂纹发生在热影响区的过热区。
3）高温脆性裂纹焊接接头的过热区在高温时塑性降到了最低程度，由于焊接冷却时的拉应力作用，从而产生高温脆性裂纹。
奥氏体钢的高温裂纹与材料中的Ni、C、Si、Nb、S、P、Sn、Sb等元素的含量有关，它们提高了材料热裂纹的敏感性。
对于奥氏体钢Ni和Nb是必需加入的合金元素，其它元素含量则控制的越低越好。
这不光是新型奥氏体钢化学成分设计的原则，也是其焊缝熔敷金属化学成分设计必需遵守的原则。
2 现场焊接工艺的制定及要点1）现场焊接工艺的制定根据两种钢材的焊接性，以焊接工艺评定为依据，结合现场的实际情况制定切合实际的焊接工艺，现场的Super304H钢管规格为Φ45×8.9mm，HR3C钢管规格为Φ45×9.8mm，焊接环境温度为摄氏35度左右，为减少焊缝金属在高温区域的停留时间，增加降温速度，对Super304H钢管焊缝采用分5层焊接方法，从第3层焊缝开始采用分2道焊接，第4层及盖面层分3道焊接；HR3C钢管焊缝采用分6层焊接方法，第3、4层分2道焊接，第5层及盖面层分3道焊接。
改善Super304H 不锈钢抗晶间腐蚀性能的途径
钢 为 例 ，结 合 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ 不锈 钢 的 成 分 和 特 点 ，提 出通 过 调 整 晶 界 工 程 、优 化 高 温软 化 工 艺 、加 速 Ｍ２ ３ Ｃ 一形 成
பைடு நூலகம்
和增加去敏化 工艺等 方法来改善 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ钢 高晶间腐蚀的敏 感性 ；最后指 出研 究 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ 不锈 钢去敏 化过
摘要 ： 首 先 从 成 分 、结 构 特 点 、与 贫 Ｃ ｒ区 的 关 系 ，以及 界 面 、合 金 元 素 和 应 力状 态 对 析 出 的 影 响 等 方 面 阐述 了
奥 氏体不锈钢 中 Ｍ
的特性 ；然后 以超 超临界压 力锅 炉的过热器 管和 再热器管常 用的奥 氏体 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ 不锈
ＺＨＯＮＧ Ｌｉ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ，ＺＨＵ Ｗｅ ｉ ｈ ｅ ｎ ｇ ２，ＧＡＯ Ｙａ ｎ （ １ ． Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｇｒ ｉ ｄ Ｃｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ， Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ５ １ ０ ０ ８ ０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｃｈｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ，Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ５ １ ０ ６ ４ ０ ，
奥氏体不锈钢焊接中的晶间腐蚀敏感性试验简述
Gongyi yu Jishu♦工艺与技术奥氏体不锈钢焊接中的晶间腐蚀敏感性试验简述贾飞_(懸美德沖国3有観公：爾，上海201.809)摘要:奥氏体不锈钢捧接中的晶间腐魏是:一个无滚两滅的间《，国内外也对乎IB何确定晶_腐蚀的敏感性出台了相关的标准=现 从虜内晶间腐蚀敏感性试验标准入篆.播要刻举f國内外的晶向腐蚀驗感性试藥雜对此做出T简要分析。
关键词奧氏体不锈钢;晶间腐蚀r焊掾r敏薄性n.试轂0引言奥氏体不锈钢具体良好的耐_温和耐腐蚀性以及较好的焊翻生，便于机加工，圃此广泛用乎化工设备及其他行业。
晶 间腐蚀暴奥氏体不锈钢常见的一种电化学腐蚀，较之其他腐蚀藤式，诸如点蚀縫:隙腐蚀和应力腐蚀晶间腐蚀:尤其蓉'S 扭现在焊接过蠢中,:虜焊縫又是设备中最知静弱的环节，因 此，在_产生爾中:要对晶间腐蚀给予足够的重视4产&焊缝晶间腐蚀的不镑钢构件在外形上役有祍何变化，餘焊缝区域外，其余母材均未被腐蚀，仍保持着明亮的金属，光泽^因此，晶间腐蚀不易通过常规手段进行检查，往往发生破坏时，已经为时 晚矣，難#f t极大。
晶间腐蚀能被坏晶粒间的结合力,造成备项机械性能大范围下降,形成晶羿失效的结构，即#晶粒:的机械性能完好爾互相聪系的晶界却=脆截不堪奧氏体不锈钢之所以不镑是因为有大于12%的铬元素形成的钝化层。
但是在加热状态下，晶内碳元素的扩散速度大于 铬元素的扩散速度，晶界载会富檗太暈M嵌元素，由于撰:元素 与铬元素的亲和力较强，会与处于義弄处的铬元素:形成m2a(m表示铬和铁元素)，从而第耗掉晶猙:；|暈:的铬元素，使 晶界贫铬(:小子12%)而形成腐蚀。
另外,西格玛灌在勗界的析出同祥会造成类似的贫锡区，也会导致晶间腐蚀的发生，这是超低碳奥氏你不锈钢发隹晶间腐蚀:的原厲捧接过靈中，加热过麓会加速勗界附近元素的迁移，使屬本没有勗眞腐蚀性能的母材也在焊缝附近产生贫铬区，因此，在焊接工艺评定中，晶间腐蚀敏感性试验長十分必要的。
某电厂Super304H钢管晶间腐蚀开裂原因分析
７ ［ 中图分 类号 ］ ＴＧ １ ８
［ 文献标识 码］ Ａ
３ （ ０１ ） ５ ０６ ［ 章 编 号 ］ １ ０２— ３ ６４ ２ ２ ０ —０ ５ —０４ 文 ０
Ｉ Ｏｌ编 号 ］ １ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ —３ ６ ． ０ ２ ０ ． ６ Ｄ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ２ ３ ４ ２ １ ． ５ ０ ５ ｓ
的 含 铌 量 与 含 碳 量 之 比仅 为 ５ ４ 碳 含 量 偏 高 而铌 含 量 偏 低 易 导 致 晶 间 腐 蚀 ， 且 钢 管 ．， 并
在 堆放过 程 中受到介 质 的腐蚀 ， 焊缝 收缩 所产 生的拉 应力促 进 了裂纹 的产 生和扩展 。
［ 关
Hale Waihona Puke 键词］ Ｓ ｐ ｒ０ Ｈ 钢 ； 漏 ； 间 腐 蚀 ； 化 ； 氏 体 ； 相 组 织 ｕ ｅ３ ４ 泄 晶 敏 奥 金
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｎｔ ｒ ｒ ｓ ａｌ ｎｅ ｃ ｒ ｓｏ ａ ｐｐｅ ｒ ｄ ｏｎ ｔ ｅ ｓ ｐｅ ｈ ａ ｅ ｎｄ ｒ ｈｅ ｔ ｒｗｉｈ Ｓｕ ｒ ０４Ｈ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｉ ｅ ｃ ｙ ｔ ｌ ｏｒ ｏ ｉｎ ｈ ｄ ａ ｉ ａ ｅ ｈ ｕ ｒ ｅ ｔ ｒａ ｅ ａ ｅ ｔ ｐｅ ３ ｓ ｅ ｌｔ ｅ ，ｅ ｄ ｎ ｏ ｌａ ｇｅ ａ ｎ ｏ ａ ｉ ｎｓ ｔ ｅ ｕｂ ｓ ｌａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｋａ ｔ ｍａ ｙ ｌ ｃ ｔｏ ．Ｔｈｅ ｃ ａ ｋｅ ｐｅ ３ ｓ ｅ ｌｔ ｂｅ ａ ｅ ｂｅ ｎ ｓ ｍ— ｒ ｃ ｄ Ｓｕ ｒ ０４ Ｈ ｔ ｅ ｕ ｓ ｈ ｖ ｅ ａ ｐｌ ｄ， ｈｒ ｕ ｈｅ ｃ ｌｃ ｍ ｐ ｎｅ ｓ ａ ａ ｙｓｓ， ｎｅ ｇｙ ｓ ｅ ｔ ｕｍ ｎ ｌ ｉ ａ ｌ ａ ｂｓ ｒ ａ ｉ ｆｍｅ ａ — ｅ ｔ ｏ ｇｈ ｃ ｍｉ ａ ｏ ｏ ｎｔ ｎ ｌ ｉ ｅ ｒ ｐ ｃ ｒ ａ ａ ｙｓｓ， ｓ ｗｅｌ ｓｏ ｅ ｖ ｔｏｎ ｏ ｔ ｌ ｌ ｇｒ ｐ ｃ ｓ ｒ ｔ ｅ ａ ｄ ｕｓｎ ｃ ｎ ｎ ｌｔ ｏｎ ｍ ｉｒ ｓ ｏ ｔ ．， ｈ ａ ｓ ｓ ｌａ ｎ ｏ ｉ ｅ ｃ ｙ ｔ ｌｉ ｏ ａ ｈｉ ｔ ｕｃ ｕｒ ｎ ｉ ｇ ｓ ａ ｎｉ ｇ ｅ ｅ ｒ ｃ ｏ ｃ ｐｅ ｅ ｃ ｔ ｅ ｃ ｕ ｅ ｅ ｄｉ ｇ ｔ ｎｔ ｒ ｒ ｓ ａ ｌｎｅ
奥氏体耐热钢 Super304H晶间腐蚀的影响
奥氏体耐热钢 Super304H晶间腐蚀的影响摘要：本文针对神华国华寿光发电有限责任公司高温再热器Super304H钢管母材和接头发生晶间腐蚀问题，通过研究不同成分Super304H钢管对晶间腐蚀敏感性的影响规律，以及不同焊接工艺对Super304H钢管接头晶间腐蚀敏感性的影响规律，并对送检的#1锅炉和#2锅炉的焊接接头进行晶间腐蚀裂纹检验。
关键词：奥氏体耐热钢；Super304H；晶间腐蚀；影响分析1 Super304H钢概述日本住友金属株式会社和三菱重工于20世纪80年率先开发了Super304H（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N）奥氏体耐热不锈钢作为超超临界机组过热器和再热器材料。
该材料目前已被纳入日本METI标准，牌号为SUS304JIHTB，同时于2008年被列入ASME SA-213M（2008补遗），对应的牌号为S30432，而该材料在欧洲被命名为DMV304HCu。
2 Super304H钢晶间腐蚀的研究现状Super304H钢在日本应用已超过10多年，而在国内也开始大量使用。
目前国外研究主要集中在Super304H钢的高温力学性能、抗氧化性能等方面，而国内研究主要在制造工艺、元素作用机理尤其是强化机理、焊接性能、时效性能等方面。
同时，由于Super304H钢的服役温度为650℃左右，是M23C6沿晶析出的敏感温度，容易导致晶间腐蚀的发生，并且国内外也出现了有关耐热不锈钢因晶间腐蚀诱发开裂的报道。
3 Super304H钢晶间腐蚀原理目前，晶间腐蚀的机理主要有“贫化理论”和“晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论”。
其中奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界附近贫铬所致，其主要原因是：Cr23C6的沿晶析出消耗了大量的元素，而Cr在奥氏体中扩散速率很慢，导致晶界附近损失的Cr没有得到补充，从而形成贫铬区。
此外，含稳定化元素的不锈钢中游离的Cr沿晶析出型MC碳化物也会导致晶界附近贫铬。
晶界区杂质或第二相选择性溶解理论认为，当非敏化不锈钢晶界析出了σ相（FeCr金属间化合物）或是有杂质如（如P、Si）偏析时，在强氧化性介质中便会发生选择性溶解，从而导致晶间腐蚀。
镍基焊材代用于 SUPER 304H、HR3C 钢焊接工艺评定试验
镍基焊材代用于 SUPER 304H、HR3C 钢 焊接工艺评定试验
王轶 丁德林
（上海电力安装第二工程公司 上海市，200235）
摘 要：针对近年来新型不锈钢 SUPER 304H、HR3C 在百万机组上大量使用及其对应焊材（NITTETSU-YT-304H、 NITTETSU-YT-HR3C）在中国市场货源短缺的现状，上海电力安装第二公司积极寻找代用焊材。通过对比最终选择 THERMANIT-617 作为代用焊材并分别对以上两种新型奥氏体不锈钢进行了焊接工艺评定。 关键词：SUPER 304H/HR3C；镍基焊材；焊接工艺评定
（NITTETSU-YT-304H、NITTETSU-YT-HR3C）为
1 概述
SUPER 304H 是日本住友金属株式会社和三 菱重工开发出来的一种新型的、经济型的 18－ 8 型奥氏体不锈钢，具有较高的高温许用应力 和较强的耐腐蚀性。由日本 SUMITOMO 研制开发 的 TP310HCbN（HR3C）更是一种比常规不锈钢 材料具有更高高温强度和耐蚀性能的新型不锈 钢。它们在国外被广泛应用于超超临界机组的 过热器和再热器换管上，并自 2006 年上海外高 桥电厂 2×1000MW 超超临界机组工程为我公 司首次接触。当时我们针对这两种新型不锈钢 专门进行焊接工艺评定，并指导现场施工取得 了优秀的成绩。
ASME 规范 CASE2115，可作为超临界/ 超超临
和焊缝中的σ相脆化。为了防治焊缝发生高温
界机组的主要候选材料。
裂纹，应采用降低焊接热输入、降低层间温度
HR3C 明显提高了裂纹的敏感性，焊接此钢
的焊接工艺方法和措施。化学成分及力学性能
时容易出现焊接裂纹，焊接接头若经过敏化处
高碳奥氏体耐热钢晶间腐蚀行为与纳米化快速脱敏的研究进展
第51卷第3期表面技术2022年3月SURFACE TECHNOLOGY·1·特邀综述高碳奥氏体耐热钢晶间腐蚀行为与纳米化快速脱敏的研究进展王锐坤1，周晴雯2，高岩3（1.广州大学 机械与电气工程学院，广州 510006；2.哈尔滨工业大学（深圳） 理学院， 广东 深圳 518055；3.华南理工大学 材料科学与工程学院，广州 510641）摘要：在传统304不锈钢基础上开发的高碳奥氏体耐热钢Super304H具有优异的高温性能，被大量应用于制造超超临界火电机组的过热器管和再热器管，然而其高碳含量带来的高晶间腐蚀敏感性问题已成为影响Super304H钢安全运行的关键因素。
为此，研究人员从Super304H奥氏体耐热钢管材的成分优化、热处理工艺改进，特别是脱敏自愈合工艺调控与机理等几个方面进行了研究，寻求降低该材料晶间腐蚀敏感性的方法。
在简介奥氏体耐热钢晶间腐蚀机理的基础上，重点综述了近年来Super304H钢晶间腐蚀防护各类对策的研究进展。
目前传统的选取C含量下限、添加Nb稳定化元素和双固溶处理等常规手段，都无法有效遏制Super304H钢在高温服役过程中因M23C6的快速形成而引发的高晶间腐蚀敏感性，只能另辟蹊径。
通过采用表面喷丸纳米化工艺，不仅加快富铬碳化物M23C6的形成，而且也促进了贫铬区的自愈合，实现了快速脱敏的目标。
然而，严重的塑性变形组织在高温时效早期便出现富铬sigma相快速析出的异常现象，导致Super304H钢的腐蚀性能劣化。
对此，进一步调节喷丸处理的工艺参数，在避免sigma相析出的前提下获得贫铬区快速脱敏自愈合的最优脱敏工艺，并维持了纳米晶的稳定性，而且所进行的脱敏处理没有对不锈钢的均匀腐蚀性能带来负面影响。
最后展望了奥氏体耐热钢晶间腐蚀防护技术在超超临界机组领域的发展方向。
关键词：奥氏体耐热钢；晶间腐蚀；表面纳米化；快速脱敏；临界变形量中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2022)03-0001-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2022.03.001Research Progress on Intergranular Corrosion Behavior andRapid Desensitization by Surface Nanocrystallization ofHigh-carbon Austenitic Heat-resistant SteelWANG Rui-kun1, ZHOU Qing-wen2, GAO Yan3(1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China;收稿日期：2022-01-06；修订日期：2022-03-04Received：2022-01-06；Revised：2022-03-04基金项目：国家自然科学基金（51471072）；广东省基础与应用基础研究基金（2019A1515011683）Fund：The National Natural Science Foundation of China (51471072); Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation (2019A1515011683)作者简介：王锐坤（1987—），男，博士，讲师，主要研究方向为金属表面改性、腐蚀电化学技术。
Super304H奥氏体不锈钢的晶间腐蚀性能
ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ｅ ｅ １ ｉ ｎ ０ ． ５ ｍｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ２ Ｓ Ｏ４ ＋０ ． ０ １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ
ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ ｉ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ － ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ １ ． Ｔｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ —
（ １ ． 广 东 电 网公 司 电力 科 学 研 究 院 ， 广 东 广 州 ５ １ ０ ６ ０ ０ ； ２ ． 长沙理工大学 能源与动力工程学院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ４ ）
摘
要： 采 用 电 化学 动 电 位再 活 化 法 （ Ｅ Ｐ Ｒ） 和 电化 学 阻抗 谱 （ Ｅ Ｉ Ｓ ） 研 究 了 固溶 态 和 敏 化 态 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ 奥 氏
关键词 ： Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ；晶 间 腐 蚀 ；电化 学 动 电位 再 活 化 法 ；电 化 学 阻 抗 谱 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ１ ７ ２ ． ｎｕ ｌ ａ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｐｅ ｒ ３ ０ ４ Ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ
ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ （ ＥＩ Ｓ ）ａ ｒ ｅ ｅ ｍｐ ｌ ｏ ｙ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｇ ｒ ａ ｎ ｕ ｌ ａ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ — ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ
Super304H的焊接质量控制
Super304H的焊接质量控制超级不锈钢Super304H是在TP304H基础上，通过降低Mn含量上限，加入约w(Cu)3%、w(Nb)0.45%和一定量的N研发而成。
该钢不含Mo、W等贵重元素，是一种新的经济型18-8奥氏体不锈钢。
Super304H钢属奥氏体钢，焊接性良好，无冷裂倾向，因而焊接时不需要预热，但在焊接过程中会出现以下问题：1、焊接时容易出现高温裂纹、结晶裂纹、液化裂纹和脆性裂纹。
2、焊接后若经过敏化，接头的热影响区可能发生晶间腐蚀。
奥氏体不锈钢容易发生应力腐蚀的温度范围是50-300℃，应防止Super304H运行和升温阶段发生应力腐蚀。
3、在Super304H高温阶段的碳化物、氮化物金属间化合物形式弥散析出，会明显降低材料的塑性和韧性，会使不锈钢固有的σ相脆化效应加剧。
为此焊接工艺措施应首先克服焊接裂纹，在获得完整的焊接接头情况下，还要避免接头发生腐蚀破裂和焊缝的σ相脆化。
因此，施焊过程中须采取减小焊接热输入、降低道间温度的工艺方法和工艺措施，即选用焊接热输入小的TIG 焊合确保道间温度在低范围内，保护气体为ω(Ar)≥99.99%，匹配焊接材料是ERNiCrCoMo-1或YT-304H。
具体操作过程：1、施焊过程中严格控制道间温度在150℃以内，以缩短焊接接头在敏化温度范围内(450-850℃)的停留时间。
2、单层焊缝金属厚度控制小于焊丝直径，多层多道焊。
3、管内持续通氩气保护，一方面避免根部焊缝氧化，同时也可起到冷却的作用。
4、因奥氏体钢铁液较黏，焊接时为保证坡口两侧熔合良好，坡口角度、对口间隙应比一般焊铁素体钢时要大。
5、注意接头和焊弧处的焊接质量。
首层搭接处应打磨，使两侧焊缝圆滑过渡，焊道之间和焊层之间表面氧化膜要清理干净，熄弧时填满弧坑。
p91
超超临界机组锅炉用新型耐热钢的焊接作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-26 14:20:30摘要：目前火电机组正在向着高参数大容量方向发展，蒸汽温度和压力进一步提高，为此开发了一些新型马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢。
这些钢的合金元素含量较以前的锅炉用钢更高，焊接性能相比之下有所下降。
文章主要介绍了超超临界机组用新钢种的焊接性能、化学成分、焊接接头的组织、蠕变性能和典型的失效方式等。
关键词：超超临界机组；锅炉；耐热钢；焊接；火力发电厂超超临界机组是目前火电发展的必然趋势。
最高蒸汽温度超过了600℃，蒸汽压力超过25MPa，而且还在不断升高，但这有赖于耐热钢的发展。
目前应用于超超临界锅炉的新型马氏体耐热钢有T/P91、T/P92（NF616）、E911、T/P122（HCM12A）等，奥氏体耐热钢有TH347HFG、Super304和HR3C等。
其中多数在国内是首次使用，对它们的焊接性能研究尚少，对其焊接接头性能的研究更是空白。
随着技术进步，大多数高温焊接接头中已不存在影响安全使用的宏观缺陷，而是焊接接头组织的不均匀性问题和由此引起的蠕变性能的不均匀性问题［1］。
1 新型马氏体耐热钢的焊接超超临界机组锅炉用新型马氏体耐热钢常用于超超临界机组管道和过热器管上。
T/P91钢使用温度小于593℃。
T/P92和E911是在T/P91耐热钢基础上发展起来的新型耐热钢，其中T/P92是在T/P91的基础上通过加入1.5%～2.0%W代替部分Mo元素，Mo元素含量下降到0.3%～0.6%而形成的。
E911是在T/P91的基础上加入0.9%～1.1%W而形成的。
它们的使用温度可升高到620℃。
这些9%Cr钢具有良好的力学性能。
T/P122是新型的12%Cr耐热钢。
由于Cr含量的提高，在加工制造过程中更容易出现δ铁素体，通常加入1%的Cu来抑制这种有害组织的形成。
这种钢的抗氧化性较好。
马氏体钢的下一步发展是在这些钢的基础上加入Co、B等合金元素来进一步提高抗蠕变性能和抗氧化性能。
不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能浅究
不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能浅究不锈钢材料是当前我们生产、生活中经常见到的一种材料，它具有很多优点，但这种不锈钢材料用于冷加工成形与进行焊接作业时，时常会对其实际抗腐蚀性能造成影响，若其抗腐蚀性能不强，很容易被腐蚀，影响到构建的稳定性，因此在成形与焊接不锈钢产品后，在焊后不进行热处理的情况下，要求母材与焊接头的抗腐蚀性能必须足够强，特别是抗晶间腐蚀性能。
为此必须掌握不锈钢焊接接头晶间腐蚀的检验方法，了解造成焊接接头晶间腐蚀的原因，并采取相关策略努力提高不锈钢焊件抗晶间腐蚀能力。
1 不锈钢焊接接头晶间腐蚀检验在氧化与弱氧化环境中晶间腐蚀经常会出现在奥氏体不锈钢中，一旦不锈钢件出现这种腐蚀，腐蚀会从不锈钢表面沿晶界深入内部，对不锈钢材料的实际机械强度会造成严重影响，出现晶间腐蚀的材料，稍受外力断裂现象就有可能沿晶界线发生，只观看材料表面很难判断出晶间腐蚀，晶间腐蚀有高危性的特点。
这就要求在用不锈钢材料制作设备时，母料与焊接接头的实际抗晶间腐蚀性能必须足够强。
为使焊接构件足够牢固，必须检查焊接接头的晶间腐蚀性。
在测定不锈钢对晶间腐蚀的敏感情况时，一般采用的是加速法。
这种方法主要是采用适当腐蚀剂，在一定条件下，加速选择性腐蚀晶间，找一个万能材料试验机，把试样放置于上面，弯曲材料然后再评定，我们用与介质接触的面作为检验面，借助高倍放大镜对弯曲试样处的表面进行观察，看有无晶间腐蚀引发的裂纹。
2 判别晶间腐蚀裂纹位于试样弯曲部位棱角处的裂纹以及无裂纹的滑移线、皱纹等以上情况不一定都是由于晶间腐蚀引发的裂纹，发生晶间腐蚀的试验，在实施冷弯曲操作时，其表面鳞状裂纹随处可见，对试样进行敲击金属声响不会出现，在很难评定的情况下，可借助金相法进行判断，在实施断面金相检查时，若发现局部腐蚀发生于晶界或其毗邻区域，晶粒脱落，沿晶界腐蚀推进，并且推进有一定均匀性。
这种沿晶界形成的腐蚀通常为晶间腐蚀。
3 焊接接头抗晶间腐蚀能力控制奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀通常是由于晶界碳化铬发生沉淀析出造成的，不锈钢晶界区缺乏铬是晶间腐蚀的主要原因，因此可从控制不锈钢焊接处碳化铬的沉淀来防止发生晶间腐蚀，具体可从沉淀碳化铬的分量情况、部位以及形成沉淀物的动力方面进行考虑。
高温耐腐蚀钢材Super304的焊接控制(匡帅)
浅谈新型高温耐腐蚀钢材Super304的焊接控制华能日照项目部焊接专业匡帅【摘要】本文简介了SUPER304钢的研发过程及该钢的综合性能，分析了该钢焊接性主要问题，关键工艺措施等。
简述对如何让控制该钢的焊接过程的一些看法。
【关键词】不锈钢层间温度一．概述SUPER304钢以其具有较高的蠕变断裂强度和较好的抗高温蒸汽腐蚀性等综合性能，在电站锅炉的过热器和再热器管道上获得越来越广的应用。
虽然我国在使用和研究SUPER304钢材上积攒了一定的经验，但仍有一些不足，在这方面国外的一些经验就非常值得我们借鉴，特别是欧洲和日本得有关技术水平已经居于世界前列。
由于SUPER304所具有的的优良性能，目前我国的超临界和超超临界发电机组中得以广泛引用，所以探寻其工艺控制接头性能机理，以及创新工艺核心技术是很有必要的，这对提高锅炉寿命具有积极的意义和参考价值。
二．SUPER304钢的简介为了提高热效率、降低发电成本，需要提高锅炉的蒸汽温度和压力，自然要求开发具有高的高温强度、经济型的材料以在锅炉上运用。
以前，在大型锅炉的过热器和再热器的高温段，主要应用了诸如TP304H、TP321H、TP347H 之类的18-8 类奥氏体不锈钢和9-12Cr 系的热强钢。
自从上世纪60 年代、特别是80 年代中期开始，超（超）临界锅炉机组的研制开发、安装、投入运行以来，对应地研制开发了各种高持久强度、抗氧化性能良好以及高温耐蚀性优良的新型材料，以满足锅炉机组不同部件对材料的要求。
如低合金钢、5Cr 系、9Cr 系、12Cr系、15Cr 系、18Cr 系以及20-25Cr 系的热强钢，其中9-12Cr 钢和新型的奥氏体钢的研制开发进展尤其神速。
国内也有文章粗略介绍有关钢种，分析这些新钢种的优势特点、探讨用新钢种在锅炉上应用的可行性。
其中之一的钢种被称之为SUPER304H。
该钢是由日本住友金属株式会社和三菱重工在ASMESA-213TP304H 的基础上，通过降低Mn 含量上限，加入约3%的Cu、约0.45%的Nb 和一定量的N，使该钢在服役时产生微细弥散、沉淀于奥氏体内的富铜相，并与其互相密合；该富铜相与NbC、NbN、NbCrN 和M23C6 一起产生极佳的强化作用，而开发得到很高的许用应力的一种新型的、经济型的18-8奥氏体不锈钢。
奥氏体不锈钢Super304H(A213-S30432 )焊接工艺
奥氏体不锈钢Super304H(A213-S30432 )焊接工艺发表时间：2020-11-20T14:26:42.343Z 来源：《中国电业》2020年7月第19期作者：刘有[导读] Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐刘有中国能建东电一公司辽宁省沈阳市 110179关键词：Super304H (A213-S30432) ；焊接；裂纹1 Super304H的化学成分及力学性能1.1 Super304H的化学成分Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。
与传统的TP304H 类钢种相比，其主要的合金化措施是在材料中加入了大约3%的铜、0.4 %的铌以及少量的氮元素，同时提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。
在高温服役条件下，Super 304H钢的显微组织中会析出非常细小并弥散分布于奥氏体基底中的碳化物、碳-氮化物，如M23C6、Nb(C,N)和NbCrN 等。
1.2 Super304H的力学性能这些弥散分布的析出相的共同作用，使材料的力学性能，特别是高温蠕变性能得到了显著的提高。
大量的性能试验表明该钢的组织和力学性能稳定，而且价格便宜，是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。
表1 列出了Super 304H 钢母材金属的成分范围，表2为该钢种的常温拉伸性能和最高硬度，表3 是在475℃~725℃温度范围内材料的最大许用应力。
2 Super304H钢的焊接性能分析2.1 晶间腐蚀倾向晶间腐蚀是奥氏体耐热钢一种极其危险的破坏形式。
在碳质量分数高于0.02%的奥氏体不锈钢中，碳与铬能生成碳化物（Cr23C6）。
这些碳化物高温淬火时呈固溶态溶于奥氏体中，铬呈均匀分布，使合金各部分铬质量分数均在钝化所需值，即12%Cr以上。
如果加热到敏化温度范围(500～850 ℃)内，晶界上就会形成敏化组织即晶界上析出的连续的、网状的碳化物（Cr23C6），铬便从晶粒边界的固溶体中分离出来。
super304h新型奥氏体耐热钢的焊接工艺研究【ppt课件】
焊丝的选择：奥氏体不锈钢的焊接，常采用同材质焊接材料，因此， 选择日本日铁住溶接工业株式会社生产的YT-304H（φ2.4mm）焊丝， 其化学成分见下表。
四、SUPER304H焊接工艺难点分析
2，晶间腐蚀问题。
这是奥低体不锈钢最危险的一种破坏形式。但是奥氏体不锈钢不是任何时 候都会产生晶间腐蚀，它与钢的加热温度和加热时间有关，产生晶间腐蚀的温 度为450~850℃（敏化温度），尤其以650℃最为危险。
2007-11-27
五、焊接工艺措施的确定
2007-11-27
谢谢了解！
2004年9月24日
第24页
化学元素
C
Mn
Si
S
P
百分比 Wt%
0.11
3.20
0.20
0.003
0.004
化学元素
Ni
Cr
Cu
Nb
N
百分比 Wt%
15.98
18.41
2.99
0.66
0.21
2007-11-27
对口装配及定位焊
试件对口钝边、间隙尺寸见图1所示。 在对口根部定位焊，定位焊后应检查焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新
22~29
3.0
2
GTAW YT-304H
Φ2.4 直流正接 85~87
9~10
25~28
2.0
3/1-2 GTAW YT-304H
Φ2.4 直流正接 85~93
9~10
28~35
2.0
4/1-2 GTAW YT-304H
不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验
防治措施
①采用超低碳不锈钢，含碳量希望小于 0.06% 。 ②在工艺上，尽量减小近缝区过热， 特别要避免在焊接过程中就产生“中温敏化” 的加热效果。 由此可见：“高温过热”和“中温敏化”是产 生刀蚀的必要条件。 对于焊接接头“高温过热”是焊接热循环中必 然形成的，因此只需要进行一次“中温敏化” 处理，就可根据 GB1223-75 标准进行晶间腐蚀 试验。
2)
敏化区腐蚀
在焊接热影响区中峰值温度处于敏化温度区间的部 位所发生的腐蚀（敏化温度为450℃～ 850℃；实际区 为600℃～1000℃）。敏化区腐蚀只发生在不含Ti或Nb 的18-8不锈钢中。 防 治 措 施 ： ① 采 用 含 Ti 或 Nb 的 1 8 - 8 或 超 低 碳 00Cr18Ni11不锈钢。 ②在工艺方面，应尽可能减少热影 响取处于敏化温度区间的时间。 产生敏化腐蚀区后的处理措施：采用稳定化处理， 将处理件进行850～900℃短时加热后空冷。
δ相的有利作用 ：⑴打乱单一奥氏体柱状晶的方向性，从而
避免贫Cr层贯穿于晶粒之间构成腐蚀介质的集中通道。 ②δ相富Cr，且Cr在δ相中易扩散，碳化铬可优先在δ相内部边 缘沉淀，并由于供Cr条件好，不会在奥氏体晶粒表层形成贫Cr层。
δ相的害处 ：①σ相脆化（一种硬脆而无磁性的金属间化
合物）。②δ相选择性腐蚀。
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式中：S—腐蚀速度 ΔW—每周期试样失重。 A—试样表面积 d—试样密度
T法和X法分别为国际通用的B法和E法，试验 条件严格，需要一定的专门装置，试验周期较 长，因此一般常用C法进行试验。 当用C法试验评定认为有问题时，进一步作T 发或X法试验，并以T法和X法试验结果为准。 对于18-8钢焊接接头，由于母材一般已经过 晶间腐蚀试验评定合格，故可采用C法与母材 同时进行对比试验。
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试验用 材料 采用 日本 住友公 司提 供的 Super 304H 钢管, 规格为直径 45 mm 9 mm; 填充材料为 住友公司的 T 304H 焊丝, 规格为直径 2. 4 mm. 采 用 SPECTROLAB定量光谱仪实测 母材及焊丝的化 学成分, 见表 1.
( 1. 山东大学 材料液态结构及遗传性教育部重点实验室, 济南 250061; 2. 山东电力 研究院, 济南 250002)
摘 要: 利用电化学动电位再活化法 ( EPR )测试了 Super 304H 钢焊接接头焊缝和母 材 的晶间腐蚀敏感性. 结果表明, Super 304H 钢 焊缝和 母材均 呈现出 较低 的晶间 腐蚀 倾 向. 进一步用扫描电子显微镜、X 射线衍射仪和透射电 镜研究了 它们的微观 组织结构, 焊缝和母材均为单一的 奥氏体组织 + 少量析出相, 二者都 未探测到 明显的 C r23 C6 析 出 相, 所以未出现明显的基体贫铬现象, 但是焊缝 金属因与 母材合 金元素 等存在 差异, 导 致其在 H2 SO4 和 K SCN 溶液中的耐晶间腐蚀性能稍好于母材. 关键词: Super 304H 钢; 电化学动电位再活化法; 焊接接头; 晶间腐蚀 中图分类号: TG 406 文献标识码: A 文章编号: 0253- 360X ( 2010) 11- 0077- 04
78
焊接学报
PARSTAT 2273电化学测试仪检测接头的晶间腐蚀 敏感性, 采用三电极工作系统, 参比电极为饱和甘汞 电极 ( SCE ), 辅 助 电极 为 铂 电 极, 试 验 用 溶 液为 0 50 m o l/L H2 SO4 + 0. 01 m o l/L KSCN, 采用电热恒 温水浴锅使测试环境温度保持在 25 ∃ % 1 ∃ . 试验 时, 试样先在溶液中浸泡 10 m in, 得到稳定的腐蚀电 位, 然后以 1. 67 mV / s的速率作阳极极化电位扫描, 扫至钝化电位 300 mV ( SCE ) 后, 以相同的扫描速率 立即作反向扫描至腐蚀电位. 双环 EPR 法通过测 定活化电流和再活化电流 Ir, 以其比值 R a = Ir /Ia 作 为 EPR 的判据, 再活化率 R a 的数值越高, 晶间腐蚀 敏感性也越高 [ 6] , 其中 Ir 为反向扫描时最大阳极电 流, Ia 为正向扫描时最大阳极电流.
李新梅
0序 言
1 试验方法
Super 304H 钢正 是为适 应超超 临界 ( ultra su percrit ica,l 简称为 USC ) 机 组发展而开发出的一种 新型 18 8奥氏体不锈钢管, 它是在 TP304H 钢的 基础上通过添加约 3% Cu, 0. 45% Nb 和一定量的氮 改进而成的, 从而获得了极高的蠕变断裂强度, 并且 经过改进成材工艺获得了细晶组织从而提高了抗高 温蒸汽氧化性能, 是 USC机组过热器和再热器的主 要首选材料 [ 1- 4] . 由于过热器和再热器均布置在锅 炉烟温较高的区域, 在高参数锅炉中所处环境条件 最恶劣, 对材料的抗腐蚀性和抗蒸汽氧化性提出了 更高的要求.
图 5 S upe r 304H钢焊接接头扫描金 相组织形貌 F ig 5 M icrostructu re o f we ldm ent o f Supe r 304H stee l
EPR 试验溶液是由 H 2 SO4 和 K SCN 配比而成,
其中 H2 SO4 作为钝化剂能促使不锈钢表面形成一 层钝化膜, KSCN 是再活化过程中的去极化剂, 致使 覆盖于敏化晶界的钝化膜破裂, 引起电流密度升高, 而晶粒和未敏化的晶界仍为钝态. 腐蚀电化学研究 认为 [ 8] , 不锈钢的晶间腐蚀是一 个电化学过程, 由 于铬量低于钝化必须的限量而形成的晶界贫铬区, 结果形成了晶粒为阴极、晶界为阳极活化 钝化短 路电偶腐蚀电池, 致使贫铬的晶界区发生严重的阳 极溶解, 结果就产生了晶间腐蚀, 而造成晶界贫铬区 的原因可以是由于碳化物 ( C r23 C6 )析出消耗晶界附 近大量的铬造成的.
3 分析与讨论
组织形貌如图 5所示, 焊缝和母材的组织均为单一 的 - 基体. 母材组织的晶 粒均匀细小, 基体内可 观察到少量的孪晶, 母材中的析出相由 Nb( C, N )和 富铜相组成, 作者前期研究表明 [ 7 ] , 条块状 N b( C, N ) 尺寸较大具有择优取向分布且分布不均匀, 而球 状 Nb ( C, N ) 呈细小弥散分布. 焊缝金属组织为胞 状枝晶, 胞状晶界上分布有蠕虫状和颗粒状析出相, 用灰度统计软件比较母材与焊缝多幅图片中析出相 数量, 结果表明焊缝较多一些. 薄膜试样选区电子 衍射分析确认, 胞状晶界处的析出相主要为 Nb( C, N ) , 如图 6所示.
采用线切割方法加工试样, 按照标准 [ 6 ] 制备试 样, 焊缝和母材各取 3个试样, 其中焊缝试样尺寸为 10 mm 5 mm 3 mm, 工作面积为 50 mm2; 母材试 样尺寸为 10 mm 10 mm 3 mm, 工作面积为 100 mm2.
依据标准 [ 6] 进行双环动电位再活化法试验, 用
作者通过电化学动电位再活化法 ( electrochem i ca l po tent iokinetic reactivation, 简 称 EPR ) 研究了接 头的晶间腐蚀行为, 探讨了组织成分对接头晶间腐 蚀敏感性的影响.
收稿日期: 2009- 07- 08 基金项目: 山东电力集团公司重点科技项目 ( 2007A - 47) ; 山东 省自
制备 金 相 试 样, 用 王 水 进 行 腐 蚀, 在 JSM 6380LA 型扫描电子显微镜下观察组织的微观形貌; EPR 试验后, 使用 SU 70热场发射电子显微镜观 察腐蚀后的形貌; 通过 D /m ax rc型 X 射线衍射仪 确定各试样组织中的相组成, 其具体参数为: 靶材是 铜靶, 扫描范围 20#~ 90#, 加速电压 45 kV, 电流 100 mA, 扫描速度 2# /m in, 步进 0. 020#连续扫描; 利用 双喷减薄制备金属薄膜试样, 在 H 800型透射电 子显微镜下观察其微观组织结构.
Cr 18. 4 18. 1
Si 0. 22 0. 22 Ni 8. 56 15. 80
Mn 0. 85 3. 44 Mo . 033 0. 006
0. 013 0. 002
Cu Nb
2. 41 0. 48
3. 06 0. 65
Fe 余量 余量
Fe 余量 余量
钢管加工成 ! V∀形 坡口, 置于 45#固定 位置施 焊, 焊接方法为手工钨极氩弧焊, 工艺参数为: 焊接 电流 70~ 100 A, 电弧电压 10~ 12 V, 焊接速度 20~ 50 mm / s, 直流正接, 层间温度不高于 150 ∃ .
Super 304H 钢母材供货状态为 1 050~ 1 150 ∃ 范围的固溶处理, 此时铬基本溶入基体, 在快速冷却 过程中而形成过饱和的 固溶体, XRD 分析结果表 明钢中的析出相主要是 Nb( C, N ) 和富铜相 ( 图 4), 在母材基体和 晶粒晶界区没有探测到明显的 C r23 C6析出. EPR 试 验测得 母材的 R a 值为 0. 003 ( 图 1b) , 其腐蚀形貌上可以观察到晶界处有轻微腐 蚀痕迹, 说明晶界上仅可能存在微量的 Cr23 C6, 但未 出现深度腐蚀沟槽 ( 图 3b) , 表明母材具有优良的抗
第 31卷
2 试验结果
2. 1 EPR试验结果 图 1为 Super 304H 钢焊缝和母材的 EPR 曲线,
焊缝 的 R a 值 为 0, 而 母 材 的 再 活 化 率 Ra 值 为 0 003, 所以焊缝的晶间腐蚀敏感性要比母材的小; 与评价标准 [ 5] 相比, 二者的 R a 都小于 0. 01, 故二者 都属于晶间腐蚀敏感性较低的材料. 2. 2 极化曲线
Super 304H 钢焊缝和母材在 H 2 SO4 ( 0. 50 m o l/ L ) + KSCN ( 0. 01 m ol /L ) 溶液中的极化曲线如图 2 所 示, 焊 缝 的 腐 蚀 电 流 密 度 和 腐 蚀 电 压 分别 为 - 4. 49 10- 5 A / cm2 和 - 0. 306 5 V, 母材的腐蚀电 流密度和腐蚀电压分别为 - 4. 75 10- 5 A / cm2 和 - 0. 364 4 V. 焊缝的腐蚀电压和腐蚀电流密度都比 母材的要大一些, 说明焊缝的耐晶间腐蚀性比母材 稍好. 2. 3 腐蚀形貌观察
第 3 1卷第 11期 2 0 1 0年 1 1月
焊接学报
TRANSACT IONS OF THE CH INA W ELDING INST ITUT ION
V o.l 3 1 No. 11 N ovember 2010
Super 304H钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性
李新梅 1, 邹 勇 1, 张忠文 2, 邹增大1
80
焊接学报
第 31卷
晶间腐蚀性能. 焊缝金属组织是从熔融态快速冷却形成的过饱
和固溶体, 其组织形 态为胞状枝晶, XRD 分析结果 表明焊缝金属中的析出相主要是 Nb( C, N ) 和富铜 相 ( 图 4), 并没有 探测到 C r23 C6 析出, 说明即使有 C r23 C6其含量也是很少. 同时扫描电镜观察和选区 电子分析 结 果亦 表 明胞 状 晶界 的 析出 相 主 要是 Nb( C, N) , 因此说明焊缝金属组织中也没有明显的 C r23 C6 析出, 这保证了焊缝组织中没有贫铬区的出 现. EPR 试验测得其 R a 值为 0(图 1a), 腐蚀形貌上 晶界区也没有出现严重的溶解现象 ( 图 3a) , 表明焊 缝金属同样具有优异的抗晶间腐蚀性能.
表 1 试验用钢管和焊丝的化学成分 (质 量分数, % ) Tab le 1 Chem ica l composition o f expe rmi en ta l tube and