奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀预防措施

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不锈钢晶间腐蚀问题

不锈钢晶间腐蚀问题

不锈钢晶间腐蚀问题晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。

这种腐蚀是在金属(合金)表面无任何变化的情况下,使晶粒间失去结合力,金属强度完全丧失,导致设备突发性破坏。

许多金属(合金)都具有晶间腐蚀倾向。

其中不锈钢、铝合金及含钼的镍基合金晶间腐蚀较为突出。

如有应力存在,由晶间腐蚀转变为沿晶应力腐蚀破坏。

贫化理论认为,晶间腐蚀是由于晶界析出新相,造成晶界附近某一成分的贫乏化。

如奥氏体不锈钢回火过程中(400-800℃)过饱和碳部分或全部以Cr23C6 形式在晶界析出,造成碳化物附近的碳与铬的浓度急剧下降,在晶界上形成贫铬区,贫铬区作为阳极而遭受腐蚀。

对于低碳和超低碳不锈钢来说,不存在碳化物在晶界析出引起贫铬的条件。

但一些实验表明,低碳,甚至超低碳不锈钢,特别是高铬、钼钢,在650-850℃受热时,在强氧化介质中,或其电位处于过钝化区时,也发生晶间腐蚀。

铁素体不锈钢在900℃以上高温区快冷(淬火或空冷)易产生晶间腐蚀。

即使极低碳、氮含量的超纯铁素体不锈钢也难免产生晶间腐蚀。

但在700-800℃重新加热可消除晶间腐蚀。

由此可见,铁素体不锈钢焊后在焊缝金属和熔合线处易产生晶间腐蚀。

18Cr-9Ni 钢在温度高于750℃时,不产生晶间腐蚀,而在600-700℃区间,晶间腐蚀倾向最严重。

当温度低于600℃时,需长时间才能产生晶间腐蚀倾向,温度低于450℃时基本不产生晶间腐蚀倾向。

检验某种钢材是否有晶间腐蚀倾向,一般采用敏化处理工艺。

钢材加热到晶间腐蚀最敏感的,恒温处理一定时间,这种处理工艺称为敏化处理,产生晶间腐蚀最敏感的温度叫敏化温度。

18-8 不锈钢最敏感温度为650-700℃,产生晶间腐蚀倾向所需要的最短时间为1-2小时。

不锈钢中,除了主要成分Cr、Ni、C 外,还含有Mo、Ti、Nb 等合金元素。

它们晶间腐蚀的作用如下:1.碳:奥氏体不锈钢中碳量越高,晶间腐蚀倾向越严重,导致晶间腐蚀碳的临界浓度为0.02%(质量分数)。

焊工高级试题库(含参考答案)

焊工高级试题库(含参考答案)

焊工高级试题库(含参考答案)一、单选题(共32题,每题1分,共32分)1.NB/T47015-2011中规定,焊接材料的选用原则是:焊缝金属的力学性能应(),母材规定的限值,当需要时,其他性能也不应低于母材相应要求;或力学性能和其他性能满足设计文件规定的技术要求。

A、高于B、等于C、高于或等于D、低于正确答案:C2.氬弧焊时,氩气电离所需能量较高,所以引燃电弧( )A、很困难B、很容易C、较困难D、较容易正确答案:C3.焊接熔池的金属由液态变为固态的过程称焊接熔池的()A、二次结晶B、-次结晶C、三次结晶正确答案:B4.施焊时,当焊件温度在-20℃-0℃时,应在始焊处()mm,预热()℃以上A、100;20B、100;15C、50;15D、50;20正确答案:B5.按照TSG Z6002《特种设备焊接操作人员考核细则》规定Cr含量≥5%的CrMo钢、铁素体钢、马氏体钢材料代号为FeIII,下面不属于FeIII 类的是()A、1Cr5MoB、06Cr13C、12Cr13D、12CrMo正确答案:D6.现按照GB/T10249编制的焊机型号,ZX7-400IGBT,该字母和数字的组合表示的含量是()A、具有下降外特性的逆变弧焊整流焊机,额定电流400AB、具有下降外特性的逆变弧焊整流焊机,最大电流400AC、具有下降外特性的晶闸管直流弧焊机,额定电流400AD、具有下降外特性的晶闸管直流弧焊机,最大电流400A正确答案:A7.手工电弧焊时为了使焊接电弧能稳定燃烧,应该( )A、提高电源的空载电压B、在焊条或焊剂中添加稳弧剂C、降低电源的空载电压D、缩短焊接电缆线正确答案:A8.焊工考试通过项目代号为GTAW-FeⅢ-5G-3/60-FefS-02/11/13不可以焊接以下哪种焊口( )。

A、管管对接水平固定口B、板板对接横焊C、管管对接角焊缝D、管板对接平焊正确答案:D9.焊后热处理最大计算厚度取所有零部件中()A、最大厚度B、最小厚度C、平均值D、最大筒体厚度正确答案:A10.焊缝中的偏析、夹渣、气孔等是在焊接熔池()中产生A、三次结晶B、二次结晶C、-次结晶正确答案:C11.交流电焊机可动铁芯在焊接时发出嗡嗡响声,其原因是( )A、可动铁芯的制动螺丝弹簧太松B、不可动铁芯的制动螺丝弹簧太紧C、可动铁芯的制动螺丝弹簧太紧D、不可动铁芯的制动螺丝弹簧太松正确答案:A12.特种设备作业人员证每()年复审一次,持证焊工应当在期满()个月之前将复证资料提交给原考试机构,委托考试机构统一向发证机关提出复审申请A、4;2B、3;2C、4;3D、3;3正确答案:C13.按照NB/T47014-2011,做一个38mm厚的Q345R的焊接工艺评定,理化试验项目至少应包括()A、拉伸、弯曲、晶间腐蚀B、拉伸、弯曲、冲击C、拉伸、弯曲、硬度D、拉伸、弯曲、化学分析正确答案:B14.用E5015焊条焊接时,焊机应选用()A、BX3-300B、BX-330C、MZ-1000D、ZXG-300正确答案:D15.下列哪种焊缝不需要经过焊接工艺评定合格就可以进行焊接()。

奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止

奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止

1引言随着“工业4.0”时代的到来,工业的发展步伐进一步加大,而不锈钢因其自身具有的耐腐蚀性、力学性能良好等特点被广泛应用于工业的生产加工中。

然而其在焊接的过程中,可能会出现焊缝晶间腐蚀的现象,影响了不锈钢的内部结构,从而对其性能也产生了影响。

因此,本文对奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止探讨,具有一定的研究价值和意义。

2晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是一种发生在金属材料晶粒之间的腐蚀形式。

奥氏体不锈钢一旦产生了晶间腐蚀,在应力的作用情况下,这种腐蚀会逐渐向内部扩展,从而破坏奥氏体不锈钢的内部结构,影响其使用性能。

晶间腐蚀一般情况下在热影响区以及焊缝或者是熔合线上产生,而在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀[1]。

3晶间腐蚀产生的原因分析对奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的过程分析如下:在奥氏体不锈钢焊缝处于室温下的状态时,其C元素在奥氏体内的溶解度很小,大约有0.02%~0.03%,并一般情况下的奥氏体不锈钢内含有的C含量不会超出0.02%~0.03%的范围,因此,对奥氏体不锈钢进行淬火处理能够保证材料的力学性能稳定。

但是在淬火过程中,奥氏体不锈钢材料长时间处于450~850℃的温度下,其C元素的扩散速度会加快,和Cr元素进行化学反应,生成碳化铬Gr23C6。

这种情况下使得奥氏体内晶界Cr元素含量越来越少,而当其含量小于12%时,就丧失了部分抗腐蚀能力,从而产生了晶间腐蚀现象。

总之,晶间腐蚀的产生就是由于Cr元素的缺失引起的。

4奥氏体不锈钢焊缝产生晶间腐蚀的影响因素4.1加热温度和加热时间的影响在影响奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀的众多因素中,加热的温度和解热的时间是其中的一个重要影响因素。

一般情况下,对于奥氏体来说,其产生晶间腐蚀的温度范围大概在450~ 850℃之间。

这主要是在温度低于450℃的时候,不会产生Gr23C6;而当温度高于850℃时,会使得Cr元素的扩散速度加快,不会出现“贫铬区”。

而在对奥氏体不锈钢进行焊接的过程中,焊缝的两侧区域是处于450~850℃温度之间的,容易引发晶间腐蚀现象。

预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施

预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施

预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施1. 了解晶间腐蚀的原因晶间腐蚀是奥氏体不锈钢材料常见的腐蚀形式之一,其主要原因是晶界处的铬被耗尽,导致晶界区域的电位降低,进而引发腐蚀。

了解晶间腐蚀的原因,对于采取正确有效的预防措施至关重要。

2. 合理设计合金成分调整不锈钢材料的合金成分,是预防晶间腐蚀的重要手段之一。

通过控制含碳量、添加稳定元素如钼、铌等,可以有效提高晶界处的耐腐蚀性能,减少晶间腐蚀的风险。

3. 控制材料的冷处理过程材料的冷处理过程对于晶间腐蚀的抑制起着至关重要的作用。

合理控制冷处理温度、时间以及冷却速率,可以减少或避免晶间腐蚀的发生。

此外,采用稳定化处理,如固溶态稳定化处理和时效稳定化处理,也能有效提高晶间腐蚀的抗性。

4. 选择合适的焊接方法和焊接材料在使用奥氏体不锈钢材料进行焊接时,选择适合的焊接方法和焊接材料对于预防晶间腐蚀至关重要。

采用低碳含量的焊材、合理的焊接工艺以及合适的预热和后热处理措施,能够减少晶间腐蚀的风险。

5. 加强材料的表面保护为了进一步增强奥氏体不锈钢材料的抗晶间腐蚀能力,可以通过加强表面保护措施来实现。

例如,采用适当的氧化膜处理、增加材料的表面硬度、提高表面平整度等方式,可以有效降低晶间腐蚀的风险。

6. 加强使用维护管理除了上述措施外,加强使用维护管理也是预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的重要环节。

定期检查材料的表面情况、应用环境的腐蚀性、保持材料的清洁和干燥等,都可以帮助延长材料的使用寿命,并减少晶间腐蚀的发生。

通过上述措施的综合应用,可以大大降低奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的风险,提高材料的使用寿命和综合性能。

预防奥氏体不锈钢材料晶间腐蚀的措施(续)7. 避免接触有害物质和介质接触有害物质和腐蚀性介质是导致晶间腐蚀的主要原因之一。

因此,避免不锈钢材料与有害化学物质、强酸、强碱等具有腐蚀性的介质接触是非常重要的。

选择合适的存放和使用环境,以及采取密封和屏障保护措施,可以有效降低晶间腐蚀的风险。

奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施

奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施

设备运维奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施黄慧(柳州市特种设备检验所,广西柳州545006)摘要:奥氏体不锈钢压力容器由于出现晶间腐蚀情况,会使整个结构出现早期失效情况,不仅会对钢材的正常使用造成影响,还会导致出现生产事故,增加企业的经济损失,还会提升人力物力成本。

所以需要深入探索奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀的产生原因,并且按照不同原因提出针对性地预防处理措施,全面发挥出奥氏体不锈钢的性能,促进社会的发展。

关键词:奥氏体不锈钢;压力容器;晶间腐蚀;原因随着工业生产的快速发展,在现代石油行业,制药行业以及化工行业等均已广泛应用不锈钢制品,该类物品在国民经济发展中具有重要作用。

然而由于企业在使用不锈钢时没有正确认识该种材料,因此时常发生生产事故问题[1]。

由于奥氏体不锈钢压力容器所产生的晶间腐蚀会对该压力容器的运行安全性和稳定性造成极大影响,因此本文主要是探讨分析奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因,希望能够找寻到降低晶间腐蚀破坏影响的措施,从前期设计以及认知等方面入手,希望能够预防和处理奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀问题,并且为相关人员起到参考性价值。

1奥氏体不锈钢的基本分析一般情况下,不锈钢是指暴露在空气中能够抵抗腐蚀的钢材料,按照钢材组织结构可以分为奥氏体不锈钢,奥氏体-铁素体不锈钢,铁素体不锈钢以及马氏体不锈钢;按照化学成分可以将不锈钢分为铬镍不锈钢和铬不锈钢。

其中应用最为普遍的是奥氏体不锈钢。

纯铁在常温条件下的存在形式为α-Fe,该存在形式晶格为体心立方结构,单位晶胞原子数为2,致密度为0.68。

纯铁在高温环境下晶体结构为γ-Fe,晶格为面心立方结构,单位晶胞原子数为4,致密度为0.74。

晶格以此为单位进行扩展,邻近晶格共用同一个原子,这样能够扩大为立体结构。

若材料由单晶格扩展形成,就属单晶,比如电子行业所使用的单晶硅[2]。

若材料是由多种晶格所共同发展,则属于多晶体,奥氏体不锈钢的晶间是两个独立晶格所相交的位置。

不锈钢腐蚀原因及预防措施详解

不锈钢腐蚀原因及预防措施详解

不锈钢腐蚀原因及预防措施详解一、不锈钢引起点蚀的因素及防止措施不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形成看不见的氧化膜,使其成为是钝态的。

该钝化膜的形成是由于钢暴露在大气中时与氧反应,或者是由于与其他含氧的环境接触的结果。

如果钝化膜被破坏,不锈钢就将继续腐蚀下去。

在很多情况下,钝化膜仅仅在金属表面和局部地方被破坏,腐蚀的作用在于形成细小的孔或凹坑,在材料表面产生无规律分布的小坑状腐蚀。

出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子,不锈钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜的局部破坏,保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环境,但正好这也是出现点蚀的条件。

产生点蚀的介质是在C1-、Br-、I-、ClO4-溶液中存在Fe3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或者含有H2O2、O2等的Na+、Ca2+碱和碱土金属离子的氯化物溶液。

点蚀速率随温度升高而增加。

例如在浓度为4%-10%氯化钠的溶液中,在90℃时达到点蚀造成的重量损失最大;对于更稀的溶液,最大值出现在较高的温度。

防止点蚀的方法:(1)避免卤素离子集中。

(2)保证氧或氧化性溶液的均匀性,搅拌溶液和避免有液体不流动的小块区域。

(3)或者提高氧的浓度,或者去除氧。

(4)增加pH值。

与中性或酸性氯化物相比,明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少,或者完全没有(氢氧离子起防腐蚀剂的作用)。

(5)在尽可能低的温度下工作。

(6)在腐蚀性介质中加入钝化剂。

低浓度的硝酸盐或铬酸盐在很多介质中是有效的(抑制离子优先吸咐在金属表面上,因此防止了氯化物离子吸咐而造成腐蚀)。

(7)采用阴极防腐。

有证据表明,用与低碳钢、铝或锌电隅合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。

含钼2%-4%的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。

使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或一般腐蚀,腐蚀介质例如氢化钠溶液、海水、亚硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。

二、不锈钢的晶间腐蚀及预防措施含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢(不含钛或铌的牌号),如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。

奥氏体不锈钢焊接时易形成晶间腐蚀的温度

奥氏体不锈钢焊接时易形成晶间腐蚀的温度

一、奥氏体不锈钢的特性奥氏体不锈钢是一种在普通热处理状态下含有奥氏体组织(约为50-70)的不锈钢。

其具有良好的耐腐蚀性能和机械性能,广泛应用于化工、食品加工、医药等领域。

二、奥氏体不锈钢的焊接1. 焊接方法奥氏体不锈钢的焊接常用的方法有氩弧焊、氩弧钨焊、电渣焊等。

这些焊接方法能够有效地将不锈钢焊接在一起,保持其耐腐蚀性能。

2. 焊接温度和温度控制在焊接过程中,温度是一个关键因素。

奥氏体不锈钢焊接时易形成晶间腐蚀的温度范围在700°C至850°C之间。

在这一温度范围内,不锈钢的晶粒会发生晶间腐蚀,降低了其耐腐蚀性能。

三、晶间腐蚀的危害晶间腐蚀是一种在不锈钢中晶粒边界处发生的腐蚀现象,使得不锈钢的耐腐蚀性能大大降低。

一旦发生晶间腐蚀,不锈钢的使用寿命将大大缩短,甚至可能导致设备的损坏。

四、控制晶间腐蚀的方法1. 控制焊接温度在焊接过程中,控制好焊接温度是非常关键的。

避免超过700°C至850°C的温度范围,可以有效地降低不锈钢发生晶间腐蚀的可能性。

2. 选用合适的焊接材料合适的焊接材料对于控制晶间腐蚀也至关重要。

选择合适的焊接材料,可以提高不锈钢的抗腐蚀性能,减少晶间腐蚀的发生。

3. 精确控制焊接工艺精确控制焊接工艺,包括焊接速度、焊接电流、焊接时间等参数,可以有效地降低晶间腐蚀的风险,确保焊接后的不锈钢保持良好的耐腐蚀性能。

五、结论奥氏体不锈钢在焊接时易形成晶间腐蚀,严重影响其耐腐蚀性能。

为了控制晶间腐蚀的发生,需要在焊接过程中控制好焊接温度、选用合适的焊接材料,并且精确控制焊接工艺。

只有这样,才能确保焊接后的不锈钢保持良好的耐腐蚀性能,延长其使用寿命。

六、检测和监控晶间腐蚀1. 检测方法为了及时发现不锈钢中的晶间腐蚀现象,可以采用多种检测方法进行监控。

常用的方法包括金相显微镜检测、渗碳试验、电化学极化曲线等。

这些方法能够有效地检测出晶间腐蚀的存在,并及时采取措施进行修复。

简述奥氏体不锈钢降低晶间腐蚀倾向的措施。

简述奥氏体不锈钢降低晶间腐蚀倾向的措施。

简述奥氏体不锈钢降低晶间腐蚀倾向的措施
奥氏体不锈钢是一种常用的不锈钢材料,具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。

然而,由于碳元素在奥氏体晶粒的晶界处形成铬碳化物,导致晶间腐蚀倾向增大。

为了降低奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向,需要采取以下措施:
1. 控制碳含量:降低奥氏体不锈钢中的碳含量可以有效减少晶界处的铬碳化物。

通常,将碳含量限制在0.03%以下可以显著降低晶间腐蚀倾向。

2. 添加稳定元素:添加稳定元素,如钛、钽或铌,可以与碳元素结合形成稳定的碳化物,减少铬碳化物的形成。

这些稳定元素可以将碳的溶解度降低至晶界处的铬碳化物形成的温度以下,从而抑制晶界的腐蚀倾向。

3. 低温退火处理:低温退火处理可以消除奥氏体不锈钢中的残余应力,并在晶界处重新分布碳和稳定元素,从而减少铬碳化物的形成。

低温退火温度通常在750-850℃之间。

4. 加工变形:通过加工变形,可以使奥氏体不锈钢中的晶粒变细,晶粒边界更均匀。

这样可以减少晶界的铬碳化物形成,从而降低晶间腐蚀倾向。

5. 控制铬含量:在适当的范围内控制奥氏体不锈钢中的铬含量,既可以提高其耐腐蚀性能,又可以减少晶界处的铬碳化物形成和晶间腐蚀倾向。

6. 添加其他合金元素:将其他合金元素添加到奥氏体不锈钢中,如钼、锌和镍等可以减少晶界的铬碳化物形成。

这些合金元素能够抑制晶界的腐蚀倾向,提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能。

降低奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向需要控制碳含量、添加稳定元素、进行低温退火处理、加工变形、控制铬含量以及添加其他合金元素等措施。

这些措施可以有效抑制铬碳化物的形成,提高奥氏体不锈钢的抗腐蚀性能。

奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施

奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施

奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施摘要:碳析出相是产生奥氏体不锈钢晶间腐蚀问题的最主要因素。

晶间侵蚀并不在金属材料外表上产生损伤痕迹,但金属材料外表仍有光泽,而事实上,晶粒之间的相互作用力还在不断地减小,在冷弯影响下,金属材料外表极易形成裂纹,甚至会对钢制的压力容器产生损伤。

晶间侵蚀的遮蔽性和摧毁力都较强,所产生的影响也相当严重。

对奥氏体不锈钢压力容器晶间侵蚀问题可采取相应的的防治和解决方法,如使用超低碳不锈钢板,在热技术完成后进行热固溶强化处理后,再进行热稳定性管理、均匀化处理后,在焊缝中减小热线能量注入,并进行焊缝控制。

通过上述方法的使用,可大大降低奥氏体不锈钢压力容器发生晶间腐蚀现象的概率。

关键词:奥氏体不锈钢;压力容器;晶间腐蚀原因;预防措施1概述不锈钢板材,因为其具备优异的抗均匀腐蚀性能、加工工艺性能和力学性能,作为钢制压力容器中(包括固定式和移动式压力容器、热交换器等)使用较广泛的抗蚀金属板材。

奥氏体不锈钢因其优异的综合性能,达到不锈钢材料生产量和使用率的百分之七十左右。

不过,因为奥氏体不锈钢容器材料在强氧化和弱氧化介质中可能形成晶间腐蚀现象,或造成材料局部腐蚀穿漏,并使材料力学特点失效等,因此导致晶间腐蚀或失效的研究和防治仍是奥氏体不锈钢在压力容器研究中至关重要的组成部分。

2 奥氏体不锈钢的基本分析通常情况下,不锈钢是指一种裸露于空气中能够抵抗侵蚀的钢质,而依照钢的结构又能够区分奥氏体不锈钢,奥氏体-铁素体不锈钢,铁素体不锈钢或者马氏体不锈钢;按照化学性质,可把不锈钢区分铬镍不锈钢和铬不锈钢。

而使用较为广泛的是奥氏体不锈钢。

纯铁在常温环境下的主要存在方式是α-Fe,其主要存在方式的晶格形式为一体心立方结构,每单位晶胞原子序数2,0.68的致密度。

纯铁在高温条件下晶体结构为γ-Fe,晶体为面心立方体形式,单晶胞原子序数4,0.74的致密度。

晶体可以为单元结构加以延伸,相邻晶体中共享同一个原子,这样就可以扩展成立体结构。

奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止

奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止

奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止1前言不锈钢按组织可分为铁素体不锈钢:如Crl7、 Cr17Ti、Cr28等,马氏体不锈钢:如2Cr13、3Crl3、 4Cr13等,奥氏体不锈钢:如0Crl8Ni9Ti、1Crl8Ni9Ti、 Crl8Nil2Mo2Ti三种。

由于奥氏体不锈钢含有较高的铬和镍.可形成致密的氧化膜且热强性高,故奥氏体不锈钢比其它不锈钢具有更优良的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接性,因此奥氏体不锈钢在航空、化工和原子能等工业中得到日益广泛的应用。

但在生产过程是如果焊条选用或焊接工艺不正确时,会产生晶间腐蚀及焊接热裂纹。

2 晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是产生在晶粒之间的一种腐蚀形式。

产生晶间腐蚀的不锈钢,受到应力作用时,晶间腐蚀由表面开始而逐渐向内部发展。

这种腐蚀对于承受重载零件危害很大,因为它不引起零件外形的任何变化而使品粒之间结合遭到破坏,严重降低其机械性能,强度几乎完令损失,往往使机械设备发生突然破坏,是不锈钢最危险的一种破坏形式。

晶间腐蚀可以分别产生在热影响区、焊缝或熔合线上。

在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀。

3晶间腐蚀产生的原因现以18—8型奥氏体钢(例如1CrI8NI9)来说明晶问腐蚀产生的过程。

室温下碳元素在奥氏体的溶解度很小,约0.02-0.03% (质量分数),而一般奥氏体钢中含碳量均超过0.02-0.03%,因此只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏体中,以保证钢材具有较高的化学稳定性。

但是这种淬火状态的奥氏体钢当加热到450~850~(2或在该温度下长期使用时,碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速图1晶间腐蚀度。

当奥氏体中含碳量超过它在窀温的溶解度(0.02-0.03%)后。

碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,析出碳化铬Gr23C6。

但收稿日期:2o03一o6一o4 是铬的原子半径较大,扩散速度较小,来不及向边界扩散,品界附近大量的铬和碳化合形成碳化铬,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自品界附近。

奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究

奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究

奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究奥氏体不锈钢是一种优质的不锈钢材料,广泛应用于许多领域,如食品加工、化学工业、医疗器械等。

然而,不锈钢焊接过程中,焊缝处容易出现晶间腐蚀问题,影响焊接质量和使用寿命。

因此,如何有效地控制奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题成为了广大工程技术人员关注的焦点。

1、奥氏体不锈钢焊接中的晶间腐蚀问题奥氏体不锈钢的腐蚀性能主要是由其组织和化学成分决定的。

在焊接过程中,高温和焊接热源会使合金的组织和物理化学性质发生变化,这种变化容易对不锈钢的耐蚀性产生负面影响。

奥氏体不锈钢中碳元素是在铬或镍的作用下形成碳化物的,焊接时高温状态下,部分的碳元素容易与铬、镍等元素结合,形成铬偏析现象。

这些元素的局部缺乏使焊接区域的抗蚀性下降,加速了晶间腐蚀的发生。

另外,焊接产生的热应力和残余应力也会使焊缝处变硬,容易导致晶间腐蚀的产生。

此外,污染物质和未去除的氧化物等也会对焊缝的质量产生负面影响。

2、奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止措施2.1 焊接材料的选择选择合适的焊接材料可以有效地减少奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题。

一般情况下,选用低碳化合物防止铬的偏析是最常用的方法。

同时,在选择填充材料时,应尽量选择合适的焊接材料,例如选用不同系列的不锈钢填充材料,以避免碳元素的偏析问题。

2.2 控制焊接温度和热源为了降低焊接时出现的晶间腐蚀问题,需要合理控制焊接温度和热源。

一般来说,降低焊接时的温度和焊接速度可以减少铬偏析的发生,从而有效地避免晶间腐蚀的产生。

如果必须进行高温焊接,可以采用预热和后热的方法,以减少焊接时的应力。

2.3 消除焊接中产生的应力焊接时要控制焊缝区域的变形和热应力。

一般来说,焊接时可以通过采取暖会降温的方法来控制热变形,改善奥氏体不锈钢的物理性质。

如果焊接区域出现变形,需要进行热处理或加工以减少或消除应力,从而降低晶间腐蚀的产生。

2.4 做好焊接前的清理工作在进行焊接工作之前,一定要将焊接区域彻底清洗干净,并清除所有的污染物质和氧化物。

奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀试验

奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀试验

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
标准号 试样尺寸 ASTM A262E GB/T4334 E RCC-M MC1300 5-13 厚 ,9-25 宽 , 最 小 80-100 长 , 20mm 厚 ,3-4mm 长 × 宽 × 厚 75mm长 厚 70×10×4mm 试样数量: 3 个, 1 个参 考试样,1个焊后热处理 态试样(若产品需要焊后 热处理态 ) , 1 个经敏化 处理后的试样; 675 650 700 1h 2h 加热至700±,加热时间 不 超 过 5min , 保 温 30min 后 , 缓 慢 随 炉 冷 却(60±/h)至后,空冷 将 硫 酸 铜 将 硫 酸 铜 质量百分比: 10% 结晶 (CuSO4· 5H2O) 溶 解 于 (CuSO4· 5H2O)(GB/T 665 分 硫酸铜, 10% 硫酸 ( 密度 700ml 蒸馏水中,再加 析纯 ) 溶解于 700ml 蒸馏水或 1.83),80%蒸馏水 入100ml硫酸(比重1.84), 去离子水中,再加入 100ml 用 蒸 馏 水 稀 释 至 纯硫酸(GB/T 625 优级),用 1000ml( 质量百分比: 蒸 馏 水 或 去 离 子 水 稀 释 至 约 6% 无 水 硫 酸 铜 , 1000ml 16%硫酸)
一、晶间腐蚀的机理 晶间腐蚀机理
1)晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论 非敏化态晶间腐蚀机理主要是晶间区偏析杂质或第二相选 择性溶解理论。 该理论认为,偏析于晶界上的杂质元素(如P和Si)或沉淀析 出相(如σ相或亚显微的σ相)的选择性溶解是引起晶间腐蚀 的原因。 2)贫Cr理论 奥氏体不锈钢敏化态晶间腐蚀的机理主要是贫Cr理论。
二、晶间腐蚀的防止和消除 控制加热温度和时间

奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防

奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防

要的原因之一
。晶间腐 蚀发 生后 , 金属 虽然 表面 仍保 持一
定的金属光泽 , 也看不 出被破坏 的迹象 , 但晶粒 间的结合力 已显 著减弱 , 强度 下降 , 弯后 表 面出 现裂 缝 , 器容 易遭 到破 坏。 冷 容
晶间腐 蚀隐 蔽性 强 , 突发性 破坏 几率 大… , 因此有 严重 的危害 性, 尤其在焊接时 , 焊缝附近 的热影响区更容易发生 晶间腐蚀 。
锈钢产生 晶间腐蚀 的基本机理 , 并提出了四种 预防不锈钢制压力容器产生 晶间腐蚀的措施。
关键 词 : 奥氏体不锈钢; 压力容器; 晶间腐蚀
Th a o fCo r so fAu tn tc S an esS e lPr su e Ves l n e e to e Re s n o r o in o se ii ti ls t e e s r sesa d P v n in r
阳极电位 , 减缓基体 电化学腐蚀 。然而不锈钢在 30C以上 的热 0 ̄ 过程中 , 晶粒边界会 析出碳化铬 、 氮化铬和铬 的其 他金属 间的化 合物等铬含量高 于甚 至大 大高 于不锈钢平 均铬 含量 的高铬相 , 致使 晶界高铬相与晶粒外缘相邻 接的狭长 区域 的铬含量大 大下
降 , 为贫铬 区( 称 详见 图 1 晶界 析 出及 贫铬区示 意图 ) . 。当热过
由于奥 氏体不 锈钢 容器 在 氧化 和弱 氧化介 质 中会产 生 晶间 腐
蚀, 或使设备局部腐 蚀穿漏 , 或使 材料 丧失力 学性 能 , 以 晶问 所 腐蚀失效的研究及 预防成为奥 氏体不锈 钢压力容器设 计 中必不
可 少 的 一 个 环节 。
1 晶 间腐 蚀 的成 因
铬 区( 阳极 )

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀引言:奥氏体不锈钢是一种常用的材料,具有良好的耐腐蚀性能。

然而,在焊接过程中,奥氏体不锈钢的焊接接头容易出现晶间腐蚀问题,给使用带来了一定的风险。

本文将从晶间腐蚀的机制、影响因素以及预防措施等方面进行探讨。

一、晶间腐蚀的机制晶间腐蚀是指在奥氏体不锈钢焊接接头的晶界处发生的腐蚀现象。

其机制主要与以下两个因素有关:晶界偏析和敏化现象。

1. 晶界偏析奥氏体不锈钢的焊接接头处于高温状态下,元素在晶界处的偏析现象比较明显。

其中,铬元素的偏析是晶界腐蚀的主要原因之一。

晶界处富集了铬元素,使得晶界失去了原有的抗腐蚀能力,从而容易发生腐蚀。

2. 敏化现象奥氏体不锈钢在焊接过程中,由于高温作用,会导致晶界处的铬元素结合碳形成了铬碳化物。

这种反应被称为敏化现象。

铬碳化物的形成使得晶界失去了抗腐蚀的能力,容易受到腐蚀介质的侵蚀。

二、影响因素奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀受到多种因素的影响,主要包括以下几点:1. 焊接工艺参数焊接工艺参数的选择直接影响着晶间腐蚀的程度。

过高的焊接温度、过长的焊接时间以及过大的焊接电流都会加剧晶界偏析和敏化现象,增加晶间腐蚀的风险。

2. 焊接材料焊接材料的选择对晶间腐蚀也有很大的影响。

不同牌号的奥氏体不锈钢含有不同的化学成分,其晶间腐蚀的倾向也不同。

因此,在选择焊接材料时应根据具体的使用环境和要求进行合理的选择。

3. 焊接环境焊接环境中的腐蚀介质对晶间腐蚀的影响非常重要。

例如,酸性介质和氯化物等腐蚀性较强的介质会加速晶间腐蚀的发生。

因此,在特殊环境中进行焊接时,应特别注意晶间腐蚀的问题。

三、预防措施为了有效预防奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀问题,可以采取以下几种措施:1. 合理选择焊接材料在选择焊接材料时,应根据具体使用环境和要求选择耐腐蚀性能较好的奥氏体不锈钢。

避免使用容易发生晶间腐蚀的材料。

2. 控制焊接工艺参数合理选择焊接工艺参数,控制焊接温度、焊接时间和焊接电流等参数。

奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施

奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施
■■l 年 6 ≥
奥 俸

维普资讯
镍 量 8 时 ,能 得 到 均 匀 的 奥 氏体 组 织 , %
且 含 铬 和 镍 量 越 高 ,奥 氏体 组 织越 稳
定 ,耐 蚀性 能就 越 好 ,故通 常没 有 晶间 腐蚀现象 。但如 经再 次加热到 4 0~8 0 5 5 ℃或 在此 温度 区 间工作 ,并 且钢 中含 碳 量超过 0 0 ~0 0 % ,又缺少 T 、Nb等 .2 .3 i 能控 制碳 的元素 时 ,处于腐 蚀介 质 中往 往就 可 以 见 到 晶 间腐 蚀 现 象 。这 说 明 ,
的 正 常使用 和安全 性 ,还 给企 业造 成经
ts ‘)
图 1 1-8 8 钢的晶间腐蚀敏感温度 一时 间曲线
维普资讯
散 ,与铬结合而 形成 C 2 C 或( r e r 3 6 C 、F ) 2 3 C6沉淀于 晶界。这时 ,由于铬的原子
成分类型有 C l%一 Ni% (8 8 r8 9 1 — 型不 锈 钢 ) CT %一 Ni % 、 CT % 一 、 1 8 1 2 2 3



Ni3 1 %、Cr5 2 %一 Ni0 2 %等 。常用的有 1 1 NiTi CT 9 。奥氏体不锈钢的焊接性从 8
按 正火 状态 下钢的 组织 状态 ,分为 马氏
下 使用 ,于 常温 下腐 蚀介 质 中工作 ,它 的耐 蚀性 能是 基 于钝化 作 用 :奥 氏体 不
锈钢 含 有较 高的铬 ,铬 易氧化 形 成致 密 的 氧化 膜 ,能提 高钢 的 电极 电位 , 因此 具 有 良好 的耐 蚀性 能 。当含铬 量 1 8% 、
状态 。若 经再 次 中温加热 ( 4 0~8 0 在 5 5 ℃ 之 间 ) 则 过 饱 和 的 碳 将 向 晶 界 扩 ,

奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防

奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防

收稿日期:2020G03G31.作者简介:张国信,男,1986年毕业于东北大学金属材料科学工程专业,学士,长期从事石油石化设备㊁压力容器设计和材料选择与研发工作,现任公司技术总监,正高级工程师.E m a i l :z h a n g g x .l p e c @s i n o pe c .c o m .奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防张国信1,马㊀伟2(1.中石化广州工程有限公司,广东广州510620;2.中科(广东)炼化有限公司,广东湛江524076)㊀㊀摘㊀要:奥氏体不锈钢是炼油化工设备和管道使用量较多的材料,多用于耐腐蚀和耐高温的工作场合.炼化加氢装置高温高压场合工艺管道多采用321型和347型不锈钢,但这两种奥氏体不锈钢在焊接㊁热处理和使用过程中出现了不少损伤案例.基于上述原因,文章从奥氏体不锈钢热裂纹种类,晶间腐蚀产生的原因㊁机理以及预防措施方面进行了阐述,可为该领域的相关工程技术人员提供参考.关键词:奥氏体不锈钢㊀热裂纹㊀机理㊀焊接㊀控制d o i :10.3969/j.i s s n .1006-8805.2020.04.007㊀㊀奥氏体不锈钢是具有面心立方(F C C )单相组织㊁以F e GC r GN i 作为基本元素的一种材料,按照奥氏体的稳定性,可分为稳定型和亚稳定型.0C r 18N i 10T i (321型)㊁0C r 18N i 11N b (347型)是稳定型奥氏体不锈钢,在石化行业多应用于含氢(H )的高温㊁高压厚壁管道,具有较好的耐晶间腐蚀㊁耐连多硫酸(P T A S C C )腐蚀能力,以及较高热变形抗力和热强性,且焊接性良好.347型材料焊后通常采用850~920ħ稳定化热处理制度,其作用一是消除焊接接头的残余应力,二是稳定化元素铌(N b )在此过程中可形成稳定的碳化物相碳化铌(N b C ),从而降低材料的晶间腐蚀倾向和提高材料的热强性.根据材料特性,原则上347型不锈钢焊后应进行稳定化热处理.但在具体制造和使用过程中,根据工程经验和相关技术研究,进行或不进行焊后热处理,均有较多成功制造和使用的经验.而347型管道焊接接头不管是否进行焊后热处理,均出现了焊缝的开裂问题,这些问题也发生在小直径㊁薄壁加热炉工艺管道中.本文并不针对某个损伤案例进行分析,而是从奥氏体材料在制造和使用过程中可能会出现的热裂纹和晶间腐蚀问题以及如何控制等方面进行分析和探讨.1㊀奥氏体不锈钢在焊接和使用过程中存在的损伤1.1㊀晶间腐蚀奥氏体不锈钢在焊接和使用过程中与特定介质接触就会产生晶间腐蚀问题.焊接接头的晶间腐蚀包括焊缝的晶间腐蚀和热影响区的晶间腐蚀.焊缝的晶间腐蚀有两种情况:一是焊态下产生晶间腐蚀,二是焊后焊缝经敏化温度区重复加热后产生的晶间腐蚀.焊缝产生晶间腐蚀的冶金因素是焊接过程中焊缝的合金元素发生了变化,其中主要是渗碳(C )和铬(C r )的烧损,以及杂质元素的偏析;其次是过大的焊接线能量引起的粗晶所致;另外,多层多道焊时,后一道焊缝对前一道焊缝的 敏化处理 ,也可能产生晶间腐蚀.热影响区(H A Z )的晶间腐蚀是在焊接热循环作用下,近焊缝区经历了相当于敏化温度热处理区域产生的晶间腐蚀,对18C r G8N i 奥氏体不锈钢相当于经历了450~850ħ的敏化问题.对于347型材料,焊接过程可能产生的热影响区的晶间腐蚀敏化区在材料使用过程中会进一步产生沿熔合区母材侧㊁宽度1~3mm 的集中腐蚀问题,这种腐蚀称为 刀状腐蚀 .这种腐蚀的产生是由于在焊接热循环作用下,峰值温度超过1000ħ的过热区发生了碳化物分解和重溶过程,而在冷却过程中,富C r 的碳化物析出的速度材料与焊接㊀㊀石油化工设备技术,2020,41(4) 32P e t r o GC h e m i c a l E q u i p m e n tT e c h n o l o g y比碳化物N b C快;另外C向晶界扩散聚集,并在随后的敏化温度区间形成很窄的C r碳化物区域,而离熔合区较远处,碳化物N b C并不溶解.因此, 刀状腐蚀 是晶间腐蚀的一种形式.1.2㊀焊接接头热裂纹奥氏体不锈钢焊接接头的热裂纹包括凝固(结晶)裂纹㊁再热裂纹㊁高温失塑裂纹㊁液化裂纹等.对于稳定型347型不锈钢材料,在焊接和使用过程中,上述四种裂纹均表现比较敏感.下面就这四种裂纹的开裂机理进行分析.1.2.1㊀凝固(结晶)裂纹凝固裂纹是在焊缝凝固过程结晶后期产生的,它使焊缝在结晶过程中产生较大的收缩变形和拉伸应力.凝固裂纹形成的另一个原因是焊缝金属中某些容易形成低熔点共晶的元素,例如硫(S)㊁磷(P)㊁硼(B)㊁硅(S i)等,在奥氏体基体中的溶解度很低,容易在粗大的方向性很强的柱状晶㊁树枝状晶体之间偏析而形成低熔点共晶液态薄膜.凝固裂纹的形成主要取决于成分,与焊接过程中奥氏体(A)㊁铁素体(F)的结晶形式有关,焊缝金属如果以奥氏体㊁奥氏体G铁素体(A F)模式凝固以及较高的P和S含量促进了凝固模式为全奥氏体组织的情况,则具有较强的开裂敏感性;如果以铁素体G奥氏体组织(F A)形式凝固,则具有较低的开裂敏感性.另外,焊接时高的拘束条件㊁较高的焊接线能量㊁凹陷的焊道形状等也会促进凝固裂纹的产生.上世纪80年代,s u u t a l a联合其他学者开发了基于奥氏体不锈钢成分预测凝固裂纹敏感性的S u u t a l a图ʌ1ɔ(见图1).该图依据奥氏体材料的C r当量(C r e q)㊁镍(N i)当量(N i e q)以及P+S含量的质量百分数预测奥氏体材料焊缝金属中凝固裂纹产生的敏感性.从图1可以看出:当C r e q/N i e q 增加到某一临界值后,不管P+S含量有多少,抗裂性能均大幅提高.大幅提高的原因是由于凝固初期析出相由奥氏体转变为铁素体所致.另外,从图1中还可看出:在P+S含量极低的情况下,材料也具有较好的抗裂性.但这种情况目前在工程上还难以实现,因此,控制凝固裂纹的有效办法是控制凝固模式.㊀㊀根据WR CG1992组织图(见图2)也可预测奥氏体不锈钢的凝固模式.从图2可以看出:凝固模式从A A F F A变化,铁素体数(F N)也在相应范围内变化.如果采用F N=10的焊接材料焊接全奥氏体母材,考虑合金元素稀释率等其他因素,在低焊接线能量下,凝固模式将会是F A,焊缝中的F N大约为6,这种焊缝将具有较好的抗裂性.图1㊀焊缝金属成分预测凝固裂纹敏感性图2㊀W R CG1992根据相成分预测凝固㊀㊀模式和铁素体数㊀㊀焊缝凝固裂纹的特点是完全的枝状晶断口形貌,沿焊缝金属或热影响区的奥氏体晶界扩展,在使用过程中,由于应力的释放和其他作用可能会扩展开裂.综合研究表明,焊缝和热影响区的凝固裂纹和铁素体含量㊁初始析出相的凝固组织(A F或F A)㊁冷却速度三个因素关系重大.1.2.2㊀再热裂纹(消除应力裂纹)奥氏体不锈钢中的再热裂纹主要发生在H33㊀第41卷第4期张国信等.奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防型以及含稳定化元素的材料中,在标准型奥氏体不锈钢中是不常见的.调查显示:常用奥氏体不锈钢再热裂纹的敏感性大小为347型>321型>304型ʌ2ɔ,316型基本无再热裂纹倾向.奥氏体不锈钢再热裂纹的产生与晶内析出物有关.这种晶内的析出强化了晶粒内部,而把松弛残留的焊接应力和整个系统的应力所需的应变转移到晶界,降低了蠕变延性,导致晶界破坏.再热裂纹可能发生在焊缝的热处理期间,也可能发生在材料的使用阶段,二者的机理基本相同,但开裂温度区间有所不同,如347型材料在焊缝热处理期间产生再热裂纹的温度区间为700~1050ħ,而这个温度区间正好是N b C 析出的温度范围(见图3)ʌ3ɔ.图3是根据G l e e b l e 热G力模拟试验机上得到的数据绘出的,显示再热裂纹形成一个C 曲线形温度与时间的关系.该图为将焊缝金属试样加热到各种焊后热处理温度㊁然后加载到75%~100%高温屈服强度(Y S )的应力值并保持试验载荷直至断裂而得到的一个 C 形 的裂纹相应曲线.在这个温度区间进行稳定化热处理正好和强化机理作用的温度相重合,因此就有可能产生再热裂纹.而在使用期间,在长时间应力释放的情况下,再热裂纹发生的温度为500~700ħ,同时还伴随碳化物析出.再热裂纹开裂形式大多表现为穿晶开裂,也有沿晶界开裂的情况发生.图3㊀347型不锈钢焊缝金属再热裂纹敏感性1.2.3㊀高温失塑裂纹(或称为失延裂纹,简称D D C)奥氏体不锈钢的高温失塑裂纹发生在材料加热时1/2熔点处,为高温塑性突然下降所致(见图4)ʌ3ɔ.其温度范围相当于再结晶温度区,因此,焊缝和热影响区高温低塑性裂纹产生的温度比液化裂纹更低.奥氏体不锈钢在低于固相线温度以下的加热过程和冷却过程,其塑性变化是不同的.在加热过程中,随温度升高,塑性略有增加,在温度达到约1/2熔点时塑性开始降低;在冷却过程中,塑性开始恢复,当温度降至500~700ħ时已接近原来加热时的水平.因此,在材料塑性降低时如果存在较大的收缩应变,就会引起高温失塑裂纹.通过研究发现,稳定型347型奥氏体不锈钢具有较高的D D C 裂纹倾向.图4㊀奥氏体不锈钢高温凝固时的脆性温度区㊀㊀在347型不锈钢的焊缝和热影响区可观察到D D C 的存在.焊缝和H A Z 的晶粒粗大还与高拘束度有关.开裂通常沿微观组织中的迁移晶界延伸,不显示枝状晶裂纹.目前,对D D C 的开裂机理并不完全清楚,但在奥氏体焊缝中存在铁素体可以形成凹凸不平的晶界,使D C C 萌生和裂纹扩展的阻力增大,可有效降低产生D D C 的风险.1.2.4㊀液化裂纹1)焊缝金属的液化裂纹焊缝金属的液化裂纹是多道焊焊缝中沿凝固晶界或迁移晶界发生的,其原因是先焊的焊道中铁素体含量少或无铁素体而存在低熔点共晶薄膜,在随后焊道的热影响下发生开裂,也就是说,全奥氏体焊缝对液化裂纹是敏感的.液化裂纹通常埋藏在焊缝内部且尺寸比较小,因此难以通过无损检测的手段检测,除非发生焊缝表面开裂而通过渗透检测(P T )发现.另外,这种裂纹在焊缝热处理后沿熔合线排列,常常会被误认为是再热裂纹.2)热影响区液化裂纹奥氏体不锈钢H A Z 的液化裂纹是由于在邻近熔合线的部分熔合区内,沿其晶粒边界形成了液态薄膜而产生的.这种液化可以是由于高温时在晶粒边界偏析的杂质(如S ㊁P )形成比基体熔点低的共晶薄膜,或者由于N b C (347型不锈钢)㊁碳化钛(T i C ,321型不锈钢)成分液化而产生的.对 43 石㊀油㊀化㊀工㊀设㊀备㊀技㊀术2020年㊀于液化裂纹,S比P更有害.3)控制焊缝金属和热影响区金属的液化裂纹最有效的办法是调整熔敷金属的化学成分,使其产生合适的铁素体组织.研究表明,347型和321型奥氏体不锈钢焊后热处理后的铁素体数F Nȡ6.减少焊接热输入量在焊缝周围的热影响区形成很陡的温度梯度㊁每道焊缝尽量形成F A 凝固模式㊁降低杂质元素(如S㊁P)含量,均可降低产生液化裂纹的敏感性.另外,焊缝和热影响区的细晶粒结构以及适当提高锰(M n)含量也有利于增进抗裂性.1.3㊀σ相析出奥氏体不锈钢中的σ相是由铁(F e)和C r组成的金属间化合物,形成温度为500~900ħ,其析出主要有三个途径,一是直接产生于δ铁素体相,二是可能为γ奥氏体转变为次生铁素体,三是奥氏体直接产生.存在铁素体的奥氏体不锈钢母材和焊缝金属有利于σ相的形成,因为富C r的铁素体有利于C r的扩散.σ相多半分布在晶界处,这不但降低了材料的塑性和韧性,而且增大了晶间腐蚀的倾向.对于321型和347型奥氏体不锈钢,加热到700ħ以上时,σ相可重新分解重溶.2㊀焊接接头热裂纹的预防2.1㊀焊缝化学成分与组织控制奥氏体不锈钢焊接材料选择应遵循等强度,相近的化学成分㊁组织性能和耐蚀性的原则,关键要考虑所采用的焊接方法对合金元素实际过渡系数㊁与母材熔合比对焊缝金属的化学成分的影响.1)焊缝金属化学成分控制及估算对于熔焊来说,焊缝金属是由填充材料和熔化了的母材两部分组成的.母材在焊缝金属中所占的百分比称为熔合比.以焊丝作为填充金属的气体保护焊,其焊缝金属中某一元素的合金含量[主要是指C r㊁N i㊁M o㊁钼(N b)等合金元素]可按式(1)计算.焊缝金属中某一元素的含量可用下式表示:C w=bˑC b+(1-b)ˑηˑC f(1)式中:C w 某合金元素在焊缝中的合金含量,(w,%);b 熔合比;C b 某合金元素在母材中的合金含量,(w,%);C f 某合金元素在焊材中的合金含量,(w,%);η 合金元素的过渡系数.如果采用焊条手工电弧焊㊁埋弧焊或药芯焊丝焊接,还要考虑药皮㊁焊剂或药芯渗合金的情况,其合金元素的过渡系数是不一样的.准确预测焊缝金属中的合金元素成分,对于奥氏体不锈钢中焊缝组织和性能与成分关联性更强的材料尤为必要,另外对焊接材料的选择㊁焊缝组织的精准预测也具有较好的作用.2)焊缝金属的组织预测根据焊缝组织的化学成分,可应用WR CG1998(或WR C519ʌ4ɔ)组织图㊁采用计算法或作图法预测焊缝金属的组织结构.对于347型不锈钢,其焊态和热处理后应有一定量的铁素体存在.铁素体的作用主要有以下几个方面:a)铁素体组织对P㊁S等杂质元素有较高的溶解性.这些对热裂纹有不利影响的P㊁S杂质可在铁素体晶内被优先沉积,如果配合F A凝固作用,可以很好地改善焊缝金属特别是热影响区的抗裂性.b)含有铁素体的焊缝金属有一个较窄的凝固温度区间,这个温度区间可保证在凝固终了阶段同时出现铁素体和奥氏体,产生凹凸不平的铁素体G奥氏体晶界,从而改变晶界浸润性质.一旦起裂,裂纹很难在这个凹凸不平的晶界扩展. c)与奥氏体相相比,铁素体相较低的热胀系数降低了焊缝在凝固(结晶)和冷却时的收缩应力.d)具有全奥氏体相的焊缝容易产生合金和杂质元素偏析,形成液态薄膜;而对于同时具有铁素体和奥氏体的双相组织,在焊缝结晶温度区由于二者界面能的差异,可以阻止 液态薄膜 的产生.3)预防热裂纹的产生还可通过细化晶粒㊁打乱奥氏体枝状晶方向的方式,使低熔点物质不至于析集在少数奥氏体晶界处,而是成为不连续的分散状态.焊缝金属的晶粒度应达到5~6级或以上.4)奥氏体不锈钢焊缝金属晶间腐蚀敏感温度范围可参考N A C E S P0170ʌ5ɔ,如321型㊁347型不锈钢的敏感温度区间为400~815ħ,但根据53㊀第41卷第4期张国信等.奥氏体不锈钢材料制造及使用过程中常见问题及预防焊缝中的实际C 含量的不同,该温度范围还需要有所调整.相关研究显示,C r 23C 6型碳化物最高析出温度与C 含量的关系可参见图5ʌ6ɔ,也可参照合金材料的T T C 曲线具体确定该碳化物的析出温度.因此,在制定焊后热处理的温度及冷却方式时要综合考虑.图5㊀不同C 含量的18G8钢中C r 23C 6析出㊀㊀时间G温度的关系㊀㊀5)P ㊁S 及其他元素的控制尽可能降低焊缝金属中的P ㊁S 含量,当S i /Cɤ5时,控制Pɤ0.015%(w ,%)㊁Sɤ0.010%(w ,%).另外,适当提高焊缝金属中的C ㊁M n 含量㊁保证N b ʈ10C 等措施对防止焊缝金属的热裂纹也是有利的.2.2㊀焊后热处理对于存在焊接热裂倾向的奥氏体不锈钢,焊后原则上应进行热处理.热处理的方式有三种,即固溶处理㊁稳定化热处理和消除应力热处理.通常亚稳定型不锈钢需要采用固溶处理(如304型㊁316型等),稳定型不锈钢采用稳定化热处理.对采用550~650ħ这一温度范围进行消除应力热处理,业界有不同的看法,因为这个温度范围可能处于某些奥氏体不锈钢的敏化范围.对于厚壁不锈钢管道,消除应力热处理虽然可使峰值应力降低40%左右,但平均应力只能降低5%~15%,一旦热处理工艺掌握不好,极易造成焊接接头的敏化.目前,国内在厚壁347型管道(或者采用347型焊材焊接的321管道)焊后热处理问题上有不同的意见,相关标准也未作强制规定,大多壁厚超过40mm 的347型焊接接头要求进行稳定化热处理.笔者个人认为:首先,对于采用和不采用热处理的不同情况,对铁素体含量要作出区别规定,如果不进行焊后热处理,焊缝金属和热影响区的铁素体数可控制在2ɤF Nɤ5;如果进行稳定化热处理,铁素体数应控制在5ɤF Nɤ10,以保证焊接接头的抗裂性.其次,稳定化热处理的温度不宜超过900ħ㊁时间不宜超过2h .这主要是考虑到650~900ħ是347型不锈钢σ相的析出温度,若超过900ħ,则存在铁素体向奥氏体转化的可能性;而在900ħ时的保温时间不宜超过2h ,则是因为应力的消除主要取决于温度而非时间.另外,焊后热处理的冷却方式㊁空冷温度等细节也需注意.3㊀结语对奥氏体不锈钢的常见开裂问题原因以及主要防止措施进行了探讨.由于开裂也许是几种热裂纹共同作用所致,因此,具体的开裂情况需要根据当时的焊接工艺㊁热处理条件等因素综合考虑,才能找出合理的开裂原因.另外,除本文提到的相关控制方法外,还需考虑焊接方法(如手工电弧焊㊁埋弧焊㊁药芯焊丝焊接等)㊁焊接材料选择㊁焊接工艺等因素对开裂的影响,综合制定出有效的㊁有针对性的措施,保证焊接接头的综合性能及抗裂性要求.参考文献:[1]㊀A m e r i c a n W e l d i n g S o c i e t y .W e l d i n g Ha n db o o k :V o l u m e4:M a t e r i a l sa n d A p pl i c a t i o n s :P a r t 1[M ].9t he 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w a r d s l a r g e s c a l e a n d l i g h t w e i g h t,t h eo p e r a t i n g c o n d i t i o n so f t o w e r s a r eb e c o m i n g m o r ea n d m o r ec o m p l i c a t e d.T h e s t r e s sd i s t r i b u t i o n i sd i f f e r e n ta t t h ec o n n e c t i o n b e t w e e n t h es k i r ta n dt h eb o t t o m o f t h et o w e r u n d e rd i f f e r e n tt y p e so f l o a d s.T h e r e f o r e,h o w t oc h o o s et h ec o n n e c t i o nt y p ec o r r e c t l y i nt h e d e s i g n h a s b e c o m e t h e m a i n c o n c e r n f o r d e s i g n e r s.I n t h i s p a p e r,t h e f i n i t e e l e m e n t m e t h o d i s a d o p t e d t o s t u d y t h e d i f f e r e n t c o n n e c t i o n t y p e s b e t w e e n t h e s k i r t a n d t h e t o w e r,e x p l o r e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s t r e s s d i s t r i b u t i o n a n d d i s p l a c e m e n t u n d e r d i f f e r e n t t y p e s o fl o a d s a n d i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t a l i g n m e n t t o t h e c o n n e c t i o n.T h i s p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r t h ed e s i g no f v e s s e l sw i t h s k i r t s u p p o r t.K e y w o r d s:t o w e r;s k i r t;c o n n e c t i o n t y p e;f i n i t e e l e m e n tm e t h o d/F E M;f a t i g u e a n a l y s i sC O MM O N P R O B L E M SI N M A N U F A C T U R I N G A N DU S I N GP R O C E S SO FA U S T E N I T I CS T A I NGL E S SS T E E LA N DP R E V E N T I O N[32]Z h a n g G u o x i n1,M aW e i2(1.S I N O P E CG u a n gGz h o u E n g i n e e r i n g C o m p a n y L i m i t e d,G u a n gGz h o u,G u a n g d o n g,510620;2.Z h o n g k e (G u a n g d o n g)R e f i n e r y&P e t r o c h e m i c a l C o m p a n y L i m i t e d,Z h a n j i a n g,G u a n g d o n g,524076)A b s t r a c t:A u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l s a r e t h e m o s tw i d e l y u s e d m a t e r i a l si n e q u i p m e n t a n d p i p e l i n e s i no i lr e f i n i n g a n dc h e m i c a l i n d u s t r 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e e r si nt h i s f i e l d.K e y w o r d s:a u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l;h e a t i n g c r a c k;m e c h a n i s m;w e l d i n g;c o n t r o lA B S T R A C T S㊀P E T R OGC H E M I C A LE Q U I P M E N T T E C H N O L O G YS t a r t e dP u b l i c a t i o n i n1980.B i m o n t h l y.J u l.2020V o l.41N o.4 Ⅴ。

有晶间腐蚀或应力腐蚀的不锈钢设备该如何处理

有晶间腐蚀或应力腐蚀的不锈钢设备该如何处理

有晶间腐蚀或应力腐蚀的不锈钢设备该如何处理晶间腐蚀产生的条件是:1.酸性介质,如,工业醋酸、硝酸、盐酸、甲酸等,但气相酸不会产生晶间腐蚀。

2.温度〉50度国外材料304是不考虑晶间腐蚀的!防止晶间腐蚀大致有三种:1.固溶化处理;(解释见后)2.降低钢中含碳量(C<=0.08%或C<=0.03%);3.添加稳定碳化物的元素Ti或Nb。

酸洗钝化蓝点法检测只是检测方法,不是处理方法。

应力腐蚀是金属在拉应力和腐蚀的共同作用下(并有一定的温度条件)所引起的腐蚀裂纹。

应力腐蚀现象较为复杂,当应力不存在时,腐蚀甚微;当有应力后,金属会在腐蚀不严重的情况下发生裂纹,由于裂纹是脆性的,没有明显预兆,容易造成灾难性事故。

可产生应力腐蚀破坏的金属材料与环境的组合主要有以下几种:1.碳钢和低合金钢:介质为碱液、硝酸盐溶液、无水液氨、湿硫化氢、醋酸等;2. 奥氏体不锈钢:氯离子、氯化物+蒸汽、湿硫化氢、碱液等;3.含钼奥氏体不锈钢:碱液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸铜的水溶液等;4.黄铜:氨气及溶液、氯化铁、湿二氧化硫等;5.钛:含盐酸的甲醇或乙醇、熔融氯化钠等;6.铝:湿硫化氢、海水等。

对于常用的奥氏体不锈钢,控制水中氯离子含量是最主要的,但介质如果含硫化氢或者碱液的话,也得考虑哦。

固溶化处理:将金属加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到饱和固溶体的工艺称固溶处理。

通过固溶处理铬镍不锈钢将高温组织在室温下固定下来获得被碳过饱和的奥氏体,以改善铬镍不锈钢的耐腐蚀性。

此外,它还能提高铬镍不锈钢的塑性和韧性。

,“国外材料304是不考虑晶间腐蚀的!”而我们做设计和制造检验时都要求考虑晶间腐蚀的,这主要在于制造技术的不同。

一般业主要求用国外材料时,都有前提的,比如板厚超过6mm的不锈钢业主就会要求国内采购了,因为价格贵了很多,而国内板材制造压力容器也完全合格,谁也不希望太浪费钱嘛。

小于6mm的板如果刨去做晶间腐蚀试验的钞票,在国外买还是比较划算的,要是太厚了就不划算了。

焊接奥氏体不锈钢常见缺陷及防止措施

焊接奥氏体不锈钢常见缺陷及防止措施

奥氏体不锈钢焊接常见缺陷及防止措施产品质量的影响因素,主要是受人的素质、加工设备、材料、工艺、环境五个方面的影响。

奥氏体不锈钢的焊接缺陷的形成,有诸多影响因素。

本文主要讨论焊接工艺的控制及缺陷形成机理,并提出预防措施。

一、接头碳化物析出敏化1、产生原因奥氏体不锈钢经过固溶处理后,组织均匀,没有碳化物相,具有最高的耐腐蚀性能,尤其是耐晶间腐蚀性能。

但经过焊接加热后,过饱和的碳从晶内析出向晶界偏聚,并与铬结合形成Cr23C6,即敏化。

由于焊接快速加热和冷却,使碳化物析出敏化局限在较窄的温度范围,随敏化温度下停留时间和钢的化学成分不同而变化,一般在600-850℃。

此外,并非整个焊件都会敏化,而只有焊接循环峰值温度恰好介于敏化温度之间的接头区域才会发生碳化物析出。

当碳化物析出后,将造成析出区晶界贫铬,这使得接头在随后的使用中可能产生晶间腐蚀。

2、防止措施防止敏化的关键是要避免或消除碳化物的析出。

因此主要从焊接材料和焊接工艺的选择两方面来采取措施。

①选用超低碳或添加Ti、Nb等稳定元素的不锈钢焊接材料。

②采用小线能量,减小危险温度范围停留时间。

采用小电流、快速焊、短弧焊、焊条不作横向摆动,焊缝可以强制冷却,减小焊接影响区。

多层焊,控制层间温度,后焊道要在前焊道冷却到60℃以下再焊。

③接触腐蚀介质焊缝最后焊接。

④焊后进行固溶处理。

二、热裂纹1、产生原因①奥氏体不锈钢的导热系数较小和线膨胀系数较大,在焊接局部加热和冷却条件下,接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。

焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。

②奥氏体不锈钢易形成方向性强的柱状晶焊缝组织,有利于有害杂质的偏析而促使形成晶间液态夹层。

③奥氏体不锈钢及其焊缝的合金组成较复杂,不仅有S、P、Sn、Sb等杂质可形成易熔夹层,一些合金元素因溶解有限,也能形成有害的易熔夹层,促进热裂纹的形成。

2、防止热裂纹的措施①控制焊缝金属的组织:焊缝组织为奥氏体+铁素体的双相组织时,不易产生低熔点杂质偏析,可以减少热裂纹的产生。

为了防止奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀 稳定化热处理

为了防止奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀 稳定化热处理

稳定化热处理是防止奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀的关键工艺之一。

在本文中,我将对稳定化热处理的原理、方法和应用进行深入探讨,帮助读者更全面地了解这一重要的防腐蚀技术。

1. 稳定化热处理的原理稳定化热处理是通过在奥氏体不锈钢中添加合金元素,如钒、钛、铌等,使其形成稳定的碳化物或氮化物,从而抑制晶界处的敏感性,并提高其在腐蚀介质中的抗腐蚀能力。

这种处理能够有效地防止晶间腐蚀的发生,提高材料在恶劣环境下的稳定性和耐用性。

2. 稳定化热处理的方法稳定化热处理通常包括固溶处理和析出处理两个阶段。

固溶处理是将奥氏体不锈钢加热至固溶温度,并保持一段时间,使合金元素溶解在基体中。

接下来是快速冷却,将合金元素固溶在奥氏体中,形成固溶体。

然后进行析出处理,通过再次加热至析出温度,使合金元素析出并形成碳化物或氮化物,从而稳定晶界结构,防止发生晶间腐蚀。

3. 稳定化热处理的应用稳定化热处理广泛应用于化工、石油、医药、食品等领域的设备和管道制造中,尤其是在含氯介质或高温高压环境下更为重要。

通过稳定化热处理,不锈钢材料能够在恶劣环境中保持良好的抗腐蚀性能,延长设备和管道的使用寿命,保障工业生产安全和稳定。

总结回顾通过学习稳定化热处理的原理、方法和应用,我们深入了解了这一重要工艺对防止晶间腐蚀的重要性。

稳定化热处理在工业生产中发挥着关键作用,有效地提高了不锈钢材料的抗腐蚀能力,延长了设备和管道的使用寿命。

个人观点和理解我对稳定化热处理技术充满信心,认为它是不锈钢材料抗腐蚀的重要手段之一。

随着工业技术的不断发展,稳定化热处理技术会不断优化和完善,为工业生产提供更可靠的保障。

通过本文的学习,相信读者对稳定化热处理有了更深入的了解,希望本文能给您带来新的启发和收获。

稳定化热处理作为防止奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀的重要工艺,其原理、方法和应用已经在上文中进行了深入探讨。

在本篇文章中,我将进一步探讨稳定化热处理在不同行业中的具体应用及其在工业生产中的重要性,同时也将展望其未来发展方向。

不锈钢焊接时防止晶间腐蚀的措施

不锈钢焊接时防止晶间腐蚀的措施

不锈钢焊接时防止晶间腐蚀的措施引言不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性能的材料,但在焊接过程中,由于晶间腐蚀的产生,会降低不锈钢的耐腐蚀性能。

在不锈钢焊接过程中,采取一系列措施来防止晶间腐蚀的发生非常重要。

本文将介绍防止晶间腐蚀的措施以及其原理和应用。

1. 选择合适的不锈钢材料选择合适的不锈钢材料对于防止晶间腐蚀至关重要。

在焊接过程中,常用的不锈钢材料有奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢。

其中,奥氏体不锈钢具有较好的耐晶间腐蚀性能,适合用于焊接。

而铁素体不锈钢和双相不锈钢在焊接后容易产生晶间腐蚀,需要采取额外措施来防止。

2. 控制焊接参数在不锈钢焊接过程中,控制焊接参数对于防止晶间腐蚀非常重要。

首先是焊接温度,过高的温度会导致晶间腐蚀的产生。

应根据不同不锈钢材料的特性选择适当的焊接温度。

其次是焊接速度,快速焊接可以减少晶间腐蚀的发生。

还需要注意选择合适的焊接电流和电压。

3. 使用合适的焊接材料选择合适的焊接材料也是防止晶间腐蚀的关键措施之一。

常用的不锈钢焊接材料有固溶强化型、铁素体型和奥氏体型等。

其中,固溶强化型不锈钢焊丝具有良好的耐晶间腐蚀性能,适合用于防止晶间腐蚀。

4. 使用适当的保护气体在不锈钢焊接过程中,使用适当的保护气体可以有效地防止晶间腐蚀。

常用的保护气体有氩气、氮气和氢气等。

其中,氩气是最常用的保护气体,可以提供良好的保护效果,减少晶间腐蚀的发生。

5. 进行后焊热处理后焊热处理是防止晶间腐蚀的一种有效措施。

通过控制焊接后的加热和冷却过程,可以消除或减少晶间腐蚀的产生。

常用的后焊热处理方法有固溶处理和时效处理等。

6. 使用防止晶间腐蚀剂防止晶间腐蚀剂是一种特殊的化学剂,可以在不锈钢焊接过程中形成保护层,防止晶间腐蚀的发生。

常用的防止晶间腐蚀剂有硼酸、硼酸钠和硼酸铵等。

使用防止晶间腐蚀剂需要按照说明书中的指导进行操作。

7. 质量控制与检测在不锈钢焊接过程中,质量控制与检测非常重要。

通过严格控制焊接工艺和采取合适的检测方法,可以及时发现并纠正焊接过程中的问题,保证焊接质量。

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奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀预防措施
碳的固溶度还将随铬、镍含量的增加而降低,其晶间腐蚀倾向将增大。

因此,如何降低和防止奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀倾向就是一个重要问题。

一般来说,可以采取如下措施:
(1)通过母材和焊接材料调整焊缝金属的化学成分
1)降低含碳量。

使用含碳量较低的母材和焊接材料,焊缝金属含碳量较高,碳和铬形成的碳化物的几率越大大,在晶界上产生的晶间腐蚀的倾向也越大。

因此为了降低碳含量可选用碳含量≤w c0.08%的低碳,甚至于含碳量≤w c0.03%的超低碳不锈钢母材和焊接材料。

2)加入稳定剂。

选用含Ti、Nb的不锈钢做为母材和焊接材料,钢材中加入合金≤成分Ti起稳定剂的作用,Ti、Nb与C的亲和力强,因此,容易生成稳定的化合物,从而避免了C夺Cr的现象,以保持钢中有足够的含铬量。

3)焊缝金属形成奥氏体-铁素体双相组织。

单相奥氏体组织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。

单相奥氏体组织具有粗大树枝状晶粒特征,经过敏化后出现的贫铬层能贯穿于晶粒之间而构成腐蚀介质的集中通道,因而具有较大的腐蚀倾向。

微信公众号:hcsteel 在焊接材料中加入适当的Mo、Si等铁素体形成元素,可以在单相奥氏体A中形成铁素体组织,从而隔断了奥氏体粗大树枝状晶粒所构成的集中通道,降低了晶间腐蚀。

此外,铬在铁素体中的扩散速度比
较大,溶解度比较高,当奥氏体晶界形成碳化物时,铬会从铁素体中较快扩散到晶界,防止了晶界附近贫铬层形成。

实践证明,奥氏体不锈钢中奥氏体相渗入5%左右的铁素体相,形成奥氏体和少量铁素体的双相组织,可以获得较好的抗晶间的腐蚀能力。

因此,采用埋弧焊焊接较重要的奥氏体不锈钢焊缝时,可选用0Cr18Ni9Si2焊丝,选用以氟化物为基础的无氧或低氧焊剂可以达到满意的效果。

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