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焊接接头的刀蚀

        1、刀状腐蚀特征

奥低体钢另一种腐蚀的形式是刀状腐蚀,其主要发生在靠近熔合线的母材热影响区的过热区,腐蚀开始宽度有3~5个晶粒,逐步扩大到1.0~1.5mm,一直深入到金属内部,形成深而窄的刀刃状,因而被称为刀状腐蚀。

刀状腐蚀与晶间腐蚀不相同,刀状腐蚀发生在含有稳定化元素的不锈钢熔合区和经过稳定化处理的含钛或铌的18-8钢中。钢中含碳量越高,刀状腐蚀倾向越大。如果钛铌含量足够大时或超低碳的奥氏体不锈钢一般不会出现刀状腐蚀。

        刀状腐蚀一般都是因为焊后再次受热而引起的,一种是焊后在热处理过程中或焊接构件工作中在敏化温度区间的停留;另一种是随后的焊道或焊缝的热影响区所致。所以,单道焊缝出现刀蚀的倾向较小。对于具有双面焊缝的焊接接头,与腐蚀介质接触的焊缝面应安排最后焊接。当焊接受到结构影响时,应采用小的焊接电流进行快速焊,减少过热区在高温停留时间,使第二道焊缝所产生的敏化温度区不落在与腐蚀介质接触的焊缝面的过热区上。此外,在厚板多层焊、交叉焊缝和断弧接头等处,刀蚀的倾向也很高。

2、刀蚀产生的原因

在熔合区母材与焊缝交界处的金属加热到1000℃以上时,稳定化处理析出的碳化钛、碳化铌开始分解,同时向奥氏体中溶解,变成固溶态,温度越高越完全,如果达到1300℃以上,又有一定的停留时间,这些元素就会完全溶解,使奥氏体中的碳过剩。冷却过程中,过剩的碳会迅速扩散到晶界,而碳化物元素因扩散慢而仍留在奥氏体内。此时,再经过450~800℃的敏化温度的热作用,扩散到晶界的碳会迅速与铬形成Cr23C6,在晶界形成贫铬层,造成耐蚀能力降低。对于单道焊,由于热量输入过高,或者采用了预热、缓冷等不应有的措施,使焊后的冷却速度太慢,过热区金属在敏化温度的时间充分,不再经中温敏化也会出现刀蚀。

        3、刀蚀的防止措施

        选用超低碳的母材和焊接材料。如焊接00Cr21Ni10钢材时,选用E00-19-10焊条或H00Cr21Ni10焊丝。

        提高母材、焊材中钛和铌的含量,使晶界附近有足够数量的钛和铌,以避免形成贫铬。当加入量(Ti+Nb/C10~13时,便可避免刀蚀。

        采用小的焊接电流快速焊,减少近缝区的过热和高温停留时间;避免交叉焊缝;接触腐蚀介质的面后焊;尽量采用单面单层焊,窄焊缝、焊丝(焊条)不做横向摆动;焊后采用强制冷却和冷矫正。

        对要求抗晶间腐蚀和刀蚀高的含稳定化元素的焊件,焊后进行稳定化处理。

  

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