一、前言当前，18-8奥氏体不锈钢应用范围十分广泛，但是其晶间腐蚀性作为一种极具危险性的腐蚀破坏给不锈钢造成极具严重的危害。因此，要采取相关手段进行抗腐蚀措施。二、奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀试验18-8奥氏体不锈钢在氧化和弱氧化介质中会产生晶间腐蚀,晶间腐蚀是由表面沿晶界深入到内部,它使材料机械强度急剧下降,稍受外力即沿晶界断裂,而表面却仍然光亮完好,所以晶间腐蚀是一种具有极大的危险性的腐蚀破坏。因此,要求采用不锈钢制作的设备,母材和焊接接头都应有足够的抗晶间腐蚀性能。为保证产品质量,经施焊的构件设备必须进行焊接接头晶间腐蚀倾性检查。

1、焊接接头晶间腐蚀试验方法通常采用加速方法来测定不锈钢对晶间腐蚀的敏感性,其原理是选择适当的浸蚀剂和条件对晶间进行加速的选择性腐蚀。我们采用/GB.5—不锈钢硫酸——硫酸铜腐蚀试验方法(T法)进行。(1)试样的选取和制备。试样在与产品筒体延长部位同时施焊的焊接工艺检查试板上切取,试样尺寸为80mm×20mm×(3~4)mm,数量为2个,焊接接头位于试样中部,试样切取原则上用锯切,用剪切时应通过切削去除剪切变形的影响部分,试样上焊缝加强高应加工至与母材齐平。(2)试样的敏化处理。试样以焊后状态进行试验,对焊后要经过℃以上热压力加工的焊接件,试样应在焊后进行敏化处理。敏化处理规范为加热至℃,保温2h空冷。敏化后试样表面所产生的氧化皮用砂纸打磨干净,试样表面粗糙度Ra值不大于0.8m。(3)腐蚀试验介质为硫酸)硫酸铜溶液。试剂:g硫酸铜(CuSO4.5H2O),见GB-65分析纯;ml硫酸(H2SO4)相对密度1.84,见GB-77分析纯;0ml蒸馏水或去离子,铜屑纯度不低于99.8%,见GB-64四号铜。(4)试验程序。先将试样用丙酮除油并洗净干燥。试验时先在带磨口的锥形瓶瓶底铺上一层5~10mm铜屑,再放入试样,若有两个试样,试样间用铜屑间隔使其相互不接触,在试样上再覆盖一层铜屑。倒入配制好的试验液,液面高出铜屑20mm左右。装上回流冷凝器,接通冷却水,将溶液加热至沸腾并连续煮沸16h后取出试样,洗净、干燥。2、试验结果评定试样在万能材料试验机上进行弯曲后评定,与介质的接触面为检验面(即弯曲试样处表面),沿熔合线进行弯曲,弯曲用的压头直径为5mm,试样的弯曲角度为度,弯曲后试样在10倍放大镜下观察弯曲试样处表面,评定有无因晶间腐蚀而产生的裂纹。三、不锈钢焊接接头晶间腐蚀的金相特征1、焊接后组织状态在显微镜下观察,正常的焊缝组织为奥氏体加少量呈树状结晶的铁素体,焊缝和母材熔合良好。热影响区母材组织变化较大,紧靠熔合线热影响区组织为单相奥氏体,其晶界呈细线状,奥氏体边界平直,晶内能见到孪晶线(图1)。距熔合线3.7~4mm处组织仍为奥氏体,但晶界发生较大的变化,沿晶界析出点状碳化物,点状碳化物形成半封闭网络,平直的奥氏体晶界趋向圆滑(图2),该组织宽约3.5mm。母材为正常单相奥氏体组织。图1紧靠熔合线母材组织

图2热影响区母材组织

2、焊后敏化处理并经晶间腐蚀试验试样在显微镜下观察,焊缝与母材熔合良好,热影响区与该区母材组织均相同,为单相奥氏体,晶粒边界圆滑,晶界有点状碳化物形成半封闭网络(图3),所不同的是在试样近表面处能明显看见晶间裂纹,表面有时能明显见到晶粒脱落,晶间腐蚀是由表面向中心推进的,总深度约为0.9~1mm(图4)。该组织具有典型的晶间腐蚀微观特征。

图3焊缝母材组织

图4母材表面晶间腐蚀

四、晶间腐蚀机理用公认的贫铬理论能完满解释奥氏体不锈钢晶间腐蚀。在一定的温度范围奥氏体内过饱和碳析出并与固溶体的铬结合形成Cr23C6碳化物,由于晶粒内碳的扩散速度大于铬的扩散速度,故碳很易扩散到晶界与铬形成Cr23C6碳化物,并在晶界沉淀析出,这个温度范围与不锈钢的含碳量有关,约在~℃,称为危险温度范围。在危险温度范围内,由于碳化物的析出使固溶体内的铬大大降低,当铬含量低于13%时基体就会丧失抗腐蚀能力而产生腐蚀。金相分析结果表明,直接焊态试样,离焊缝熔合线4~7.5mm的热影响区母材处于危险温度范围内,焊后敏化处理试样,因敏化温度在危险温度范围内,均在晶界析出大量Cr23C6碳化物,使不锈钢产生晶界腐蚀。而焊接接头晶间腐蚀也可能发生在焊缝区和熔合线上。在焊缝区多层多道焊的前一层焊道的熔敷金属,在后一道焊缝施焊时,同样经历了一个热循环,存在一个热影响区,在敏化温度的区域停留过长也会在晶界析出Cr23C6碳化物,形成贫铬的晶粒边界,若该区正好暴露在焊缝表面并与腐蚀介质接触则会产生晶间腐蚀。在熔合线上产生的晶间腐蚀则是一种特殊的晶间腐蚀,俗称刀状腐蚀。