熱處理對奧氏體不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕的影響

許 毅 XU Yi

（1.萊蕪職業(yè)技術學院，萊蕪 271100；2.山東省粉末冶金重點實驗室，萊蕪 271100）

0 引言

奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性，因而廣泛的應用于核電站設備、蒸汽發(fā)電廠及石油化工行業(yè)中。但因奧氏體不銹鋼焊接接頭組織發(fā)生變化而使奧氏體不銹鋼容器的失效事故不斷重復的發(fā)生，因此探討不銹鋼的焊接接頭組織與耐腐蝕性關系顯得相當重要[1～3]。

奧氏體不銹鋼焊接接頭的耐蝕性下降主要是因為焊接接頭的三個部位出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象：一是焊縫區(qū)的晶間腐蝕，二是HAZ敏化區(qū)的晶間腐蝕，三是熔合區(qū)的晶間腐蝕（刀蝕）。在同一個奧氏體不銹鋼焊接接頭上三種晶間腐蝕并不能同時出現(xiàn)，這取決于焊接接頭的組織與成分[4～6]。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗材料

焊接母材選用奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9，其化學成分如表1所示；焊條采用A102，其化學成分如表2所示。

表1 1Cr18Ni9的化學成分(%)

表2 A102的化學成分(%)

1.2 實驗方法

1.2.1 焊接實驗

實驗采用的焊接工藝參數(shù)如表3所示。

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1.2.2 熱處理實驗

熱處理實驗按表4和表5的熱處理工藝參數(shù)。

表4 奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9的熱處理工藝參數(shù)

表5 焊接接頭的熱處理工藝參數(shù)

1.2.3 電化學腐蝕實驗

利用HDV-7C晶體管恒電位儀，在恒電流條件下，形成三電極電解池，在腐蝕介質為5%NaCl溶液（5gNaCl+95mlH2O）中測定金屬的陽、陰極極化曲線。由陽、陰極極化曲線反向切線與初始穩(wěn)定電位水平線的交點來確定腐蝕電流密度lgik，并求得金屬腐蝕電流icorr。通常材料的腐蝕電流越大其腐蝕速度越快，因而材料的耐腐蝕性能就越差[7,8]。

2 實驗數(shù)據(jù)與結果分析

2.1 晶粒度評定

2.1.1 母材晶粒度評定

表6 為母材晶粒度評定級別

2.1.2 焊接接頭晶粒度評定

表7為奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9焊接接頭晶粒度評定級別。

表7 焊接接頭的晶粒度級別

2.2 極化曲線

根據(jù)電化學腐蝕實驗，測得恒電流極化曲線如圖1、圖2所示。

圖1 母材的極化曲線

圖2 焊接接頭的極化曲線

由極化曲線可以確定出金屬試樣的腐蝕電流密度lgik，并計算出腐蝕電流icorr，如表8和表9所示。

表8 1Cr18Ni9的腐蝕電流

表9 1Cr18Ni9焊接接頭的腐蝕電流

從表8可見，對于母材奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9，在不同熱處理后A1晶粒度最小，其腐蝕電流為255.764mA，而A0的晶粒度最大其腐蝕電流也大為8941.21mA。說明晶粒度越大材料的腐蝕速度越快。從表9可見，焊接接頭的腐蝕電流變化規(guī)律較復雜，焊接接頭包括熱影響區(qū)、熔合區(qū)及焊縫區(qū)，而熱影響區(qū)的晶粒度較小，熔合區(qū)與焊縫的晶粒度較大，因此焊接接頭的腐蝕速度取決于焊接接頭的熔合區(qū)和焊縫區(qū)的晶粒度。從表9數(shù)據(jù)比較B3、B0和B2，其晶粒度分別為9級、11級和12級。腐蝕電流為13.854mA、31.377mA和76.329mA。如果不計母材和熱影響區(qū)的影響，由于熔合區(qū)晶粒度的狀態(tài)相當，因此可以認為焊接接頭的腐蝕速度只與焊縫區(qū)的晶粒度有關，晶粒度越大，腐蝕電流越大，腐蝕速度就越快，因而材料的耐腐蝕性就越差。表9數(shù)據(jù)也出現(xiàn)異常現(xiàn)象，如B1的晶粒度為11級，而B5的晶粒度為5級，其腐蝕電流分別為5.795mA和455.61mA。表明焊接接頭耐腐蝕性除了與晶粒度有關外還與熱處理工藝有關。

3 結束語

1）影響奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9及其焊接接頭耐腐蝕性因素與奧氏體晶粒度大小有關，晶粒度越大晶粒越細小，奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕性就越差。

2）奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9采用A102焊接完以后，其焊接接頭經(jīng)350℃熱處理后的耐腐蝕性最好。

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