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奥氏体不锈钢的焊接缺陷分析及防治

发布日期:2018-07-30  浏览次数:207

  不锈钢按组织可分为四类:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢。奥氏体不锈钢的生产量和使用量约占不锈钢总产量的70%,是最重要的不锈钢钢种。奥氏体不锈钢中一般都含有较多的Cr和Ni这两种元素。与其他不锈钢相比,奥氏体不锈钢除了具有极好的抗腐蚀性之外,还具有生物相容性,良好的成型性和可焊性,好的塑性、韧性,而且具有无磁性的特点,是一种性能十分优良的材料。因而在石油化工、生物医学、食品、海洋等许多领域中都得到广泛应用。

  奥氏体不锈钢有很多优点,但在焊接过程中往往会出现一些影响材料性能的缺陷,比如产生严重的焊接接头晶间腐蚀、应力腐蚀、出现热裂纹现象等。这些缺陷一旦发生,在使用过程中必将影响设备的使用寿命,造成安全隐患。研究者们在对奥氏体不锈钢焊接过程中常出现的缺陷进行分析探讨的基础上,提出了减少或防止缺陷产生的措施。对提高奥氏体不锈钢的使用寿命、拓展其应用领域,具有重要的意义和参考价值。

  影响奥氏体不锈钢焊接质量的因素是多方面的,主要有材料、工艺和环境。晶间腐蚀是不锈钢在焊接过程中,最易发生的问题,通过调整焊材和母材中C元素的百分含量,并适当添加铁素体形成元素,在合适的焊接条件及正确的焊后处理下,基本可以避免这种缺陷的发生。奥氏体不锈钢的含碳量很低,且钢中加入1%左右的Ti作为稳定剂,抑制Cr的碳化物的形成,从而可以消除钢的晶间腐蚀倾向。

  材料应力腐蚀开裂是在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏,所以可以分别从环境和应力两个方面采取措施,防止应力腐蚀的发生。一方面,改变与材料接触的腐蚀环境,是防止应力腐蚀的一个有效措施。另一方面,减少或消除残余应力是防止应力腐蚀的另一有效措施。应力腐蚀的发生,主要是因为奥氏体不锈钢的导热率小、线膨胀系数大的性质决定的,通过焊后增加退火工艺的方式减小其发生的几率,不能退火的情形可以通过采用合适的焊接工艺加以改善,同时避免接触含有卤素的腐蚀溶液并控制溶液中的氧含量。

  奥氏体不锈钢的热裂主要受合金成分、金相组织及焊接应力的影响,因此可以通过调节焊材的合金成分,控制存在的金相组织和采用合适的焊接工艺来加以控制。对不锈钢脆化的情况,可以通过调整合金成分加以避免和改善。从材料、工艺等方面采取适当的措施,将大大提高奥氏体不锈钢的使用寿命,具有重要的经济意义。

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