摘要:隨著社會的發(fā)展、科技的進步,不銹鋼焊接在人們的生產(chǎn)、生活中應用越來越多,而不銹鋼焊接接頭晶間易腐蝕,這已經(jīng)嚴重影響到不銹鋼焊接接頭的牢固性。為提高不銹鋼焊接接頭晶間的抗腐蝕性能,文章介紹了檢驗不銹鋼焊接接頭抗晶間腐蝕能力的方法,分析了晶間腐蝕裂紋判別,研究了提高不銹鋼焊件抗晶間腐蝕能力的策略。
關(guān)鍵詞:不銹鋼焊接接頭;晶間腐蝕;檢驗方法;抗晶間腐蝕能力;腐蝕裂紋 文獻標識碼:A
中圖分類號:TF764 文章編號:1009-2374(2016)33-0046-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.024
不銹鋼材料是當前我們生產(chǎn)、生活中經(jīng)常見到的一種材料,它具有很多優(yōu)點,但這種不銹鋼材料用于冷加工成形與進行焊接作業(yè)時,時常會對其實際抗腐蝕性能造成影響,若其抗腐蝕性能不強,很容易被腐蝕,影響到構(gòu)建的穩(wěn)定性,因此在成形與焊接不銹鋼產(chǎn)品后,在焊后不進行熱處理的情況下,要求母材與焊接頭的抗腐蝕性能必須足夠強,特別是抗晶間腐蝕性能。為此必須掌握不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕的檢驗方法,了解造成焊接接頭晶間腐蝕的原因,并采取相關(guān)策略努力提高不銹鋼焊件抗晶間腐蝕能力。
1 不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕檢驗
在氧化與弱氧化環(huán)境中晶間腐蝕經(jīng)常會出現(xiàn)在奧氏體不銹鋼中,一旦不銹鋼件出現(xiàn)這種腐蝕,腐蝕會從不銹鋼表面沿晶界深入內(nèi)部,對不銹鋼材料的實際機械強度會造成嚴重影響,出現(xiàn)晶間腐蝕的材料,稍受外力斷裂現(xiàn)象就有可能沿晶界線發(fā)生,只觀看材料表面很難判斷出晶間腐蝕,晶間腐蝕有高危性的特點。這就要求在用不銹鋼材料制作設(shè)備時,母料與焊接接頭的實際抗晶間腐蝕性能必須足夠強。為使焊接構(gòu)件足夠牢固,必須檢查焊接接頭的晶間腐蝕性。
在測定不銹鋼對晶間腐蝕的敏感情況時,一般采用的是加速法。這種方法主要是采用適當腐蝕劑,在一定條件下,加速選擇性腐蝕晶間,找一個萬能材料試驗機,把試樣放置于上面,彎曲材料然后再評定,我們用與介質(zhì)接觸的面作為檢驗面,借助高倍放大鏡對彎曲試樣處的表面進行觀察,看有無晶間腐蝕引發(fā)的裂紋。
2 判別晶間腐蝕裂紋
位于試樣彎曲部位棱角處的裂紋以及無裂紋的滑移線、皺紋等以上情況不一定都是由于晶間腐蝕引發(fā)的裂紋,發(fā)生晶間腐蝕的試驗,在實施冷彎曲操作時,其表面鱗狀裂紋隨處可見,對試樣進行敲擊金屬聲響不會出現(xiàn),在很難評定的情況下,可借助金相法進行判斷,在實施斷面金相檢查時,若發(fā)現(xiàn)局部腐蝕發(fā)生于晶界或其毗鄰區(qū)域,晶粒脫落,沿晶界腐蝕推進,并且推進有一定均勻性。這種沿晶界形成的腐蝕通常為晶間腐蝕。
3 焊接接頭抗晶間腐蝕能力控制
奧氏體不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕通常是由于晶界碳化鉻發(fā)生沉淀析出造成的,不銹鋼晶界區(qū)缺乏鉻是晶間腐蝕的主要原因,因此可從控制不銹鋼焊接處碳化鉻的沉淀來防止發(fā)生晶間腐蝕,具體可從沉淀碳化鉻的分量情況、部位以及形成沉淀物的動力方面進行考慮。
3.1 焊接方法的選擇
選擇的不銹鋼焊接方法應科學、合理,讓焊件在敏化溫度下停留的時間盡可能縮短,使焊件受危險溫度的影響降到最低。
在進行薄件與小件的焊接操作時,可采用真空電子束焊或等離子焊,這兩種焊接方法的能量都較高。在進行中等厚度板材的焊接操作時,可采用熔化極自動焊或半自動保護焊。在進行大厚度板材焊接作業(yè)時,埋弧焊或焊條電弧焊是我們經(jīng)常選用的焊接方法。
3.2 焊接材料的控制
對于焊接作業(yè)而言,焊接材料的選擇也非常重要,在進行焊接材料的選擇時,必須以不銹鋼件的材質(zhì)為基礎(chǔ),綜合考慮實際作業(yè)過程中的實際條件,如介質(zhì)、溫度等,選擇的焊縫材料最好與母料相近。在實際操作中,可以采用下列措施來提高不銹鋼焊縫區(qū)抗晶間腐蝕性能:
3.2.1 選用的不銹鋼焊材應盡可能的含碳量低。使碳在焊縫金屬中的含量達到最短,盡快控制在不銹鋼溫室溶解極限下,讓碳化鉻不易形成,這樣后期形成貧鉻區(qū)的可能性便會很小,焊縫金屬實際抗晶間腐蝕能力將得到提高。
3.2.2 盡量選用有鈦、鈮、鉭等元素的焊材。碳與鈦、鈮、鉭的親和力要遠遠大于鉻,這樣碳會和它們優(yōu)先結(jié)合形成碳化物,具體會以彌散顆粒的形式分布于晶內(nèi),這樣就可有效降低奧氏體內(nèi)碳固溶量,如果降得特別低,低于了0.01%,碳化鉻便不會再形成,這樣不銹鋼件的實際抗腐蝕能力便會得到大幅提高。
3.2.3 選用的焊材最好具有γ-δ雙向組織。有5%~10%的δ鐵素體存在于熔敷金屬中,這樣δ/γ相界面會比奧氏體晶界γ/γ界面低,碳化物會選擇析出在δ相側(cè),可使碳化物析出于奧氏體相界面的量大幅減少,而鉻易擴散于δ鐵素體,其擴散速度要比在奧氏體中快近乎10倍左右,對于危險敏化溫度導致的貧鉻區(qū),會從鐵素體邊很快得到補充逐漸消失,這樣可有效降低不銹鋼件的晶間腐蝕。
3.2.4 控制焊材直徑。焊接材料的實際直徑,會對焊接熱輸入量的大小造成直接影響,在焊接質(zhì)量達標的前提下,為使焊接時,輸入的熱量得到有效降低,選用的焊材直徑應盡可能的小。
3.3 控制焊接參數(shù)
為有效減少焊接實際熱輸入量,在確保不銹鋼件完全焊透,實現(xiàn)全熔合的前提下,焊接選用的電流應盡量小,電壓應盡量低,這樣可使焊接接頭性能得到改善。
3.4 控制焊接過程
3.4.1 焊前準備。應把焊件清潔干凈,把焊件坡口的油漆、油污去除,對自動焊絲做表面除油、除銹處理,并應在干凈、干燥處保存,對于電弧焊焊絲,應烘干后在保溫筒中保存。
3.4.2 焊接過程。應使用直線運條的方式進行焊接,最好不要進行橫向擺動,若選用的是多層焊,層間不能有過高溫度,若溫度過高熔池溫度與冷卻時間都會延長,在實際焊接過程中,應先讓焊件冷卻,進行必要的清渣,然后再繼續(xù)進行焊接,應把各層間接頭都錯開,并且應填滿收弧。
可采用必要的強制手段來快速冷卻焊區(qū),如可邊施焊邊灑水冷卻焊縫,在灑水時焊接熔池不能侵入水。
條件允許的情況下,也可把水與惰性氣體同時通入焊縫背面,這樣不但能使冷卻加速,而且又可對焊縫形成保護。
總之,應使焊接時輸入的熱量盡可能少,并且焊縫冷卻應及時,讓焊件停留危險溫度的時間最短,這樣可使不銹鋼焊件晶間腐蝕達到最小。
3.5 控制焊接環(huán)境
應清潔干凈奧氏體不銹鋼焊接場地,以防焊接環(huán)境中的油、銹、風等,對焊接接頭的強度與腐蝕性造成
影響。
3.6 控制好焊接人員
不銹鋼焊接具有一定難度,易形成裂紋,發(fā)生晶間腐蝕,加之不銹鋼本身沒有很好的導熱性,易膨脹,熔池缺乏很好的流動性,這就對焊接人員的焊接技能提出了更高要求,應嚴格培訓施焊焊工,培訓完成后要進行相應考試,考試通過獲得操作資格證的人員,才可上崗操作。
4 結(jié)語
450℃~850℃是不銹鋼晶間腐蝕的主要溫度范圍,晶界會沉淀碳化物,以致貧鉻區(qū)出現(xiàn)在晶界及其鄰近區(qū)域,進而使晶界的實際耐腐蝕性大幅降低??傊?,在進行不銹鋼焊接作業(yè)時,科學、合理地控制焊接質(zhì)量,使工件盡量避免或減少碳化物的沉淀析出,可有效防止不銹鋼晶界腐蝕,提高焊接的牢固性。
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作者簡介:胡云(1967-),男,云南曲靖人,云南工業(yè)技師學院中級教師。
(責任編輯:蔣建華)