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不锈钢管中的铁素体含量对钢管焊缝的影响

来源:小编 发布时间:2021-08-25 次浏览

自奥氏体不锈钢管道投入工业应用以来,焊缝中的铁素体含量一直备受关注。这是因为它们的存在确实对奥氏体钢管的强度、韧性、耐蚀性和焊接性有一定的影响。这些问题有的已经基本澄清,有的还需要进一步探索。

我们的观点是:

(1)铁素体强度高,但塑性和韧性差。它们的存在自然会对奥氏体不锈钢管的强度和韧性产生影响但是,在一般应用中,只要铁素体含量不太高,例如10%左右,这种影响是可以允许的。特殊情况可通过附加焊缝金属的拉伸试验和常温或低温冲击试验来确定。

(2)铁素体对奥氏体不锈钢管耐蚀性的影响是一个非常复杂的问题,很难简单解释或引起争议。不锈钢管中的腐蚀主要是晶间腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀和应力腐蚀开裂等局部腐蚀,其中晶间腐蚀主要是由于焊缝影响区敏化引起的铬贫化引起的,而缝隙腐蚀主要与不锈钢焊管中未焊透等焊接缺陷有关。孔蚀和应力腐蚀开裂与铁素体含量有关。

(1)早期的研究曾简单地认为焊缝中的铁素体可以促进孔蚀,因此是有害的。一些实验结果也证明了这一点。然而,随后的研究指出,退火或未退火焊缝金属的孔蚀起始点出现在铬中。以奥氏体为初始凝固相的焊缝金属中,枝晶中心的钼耗尽区由显微偏析引起,铬和钼对枝晶芯棒的空洞效应更加明显,说明铁素体的存在影响不大

其他研究人员指出,S的偏析是铁素体/奥氏体界面处孔蚀更为重要的因素,这使得铁素体/奥氏体界面成为孔蚀在304L自熔(GTAW)焊缝初始凝固模式下最敏感的位置。

此外,还发现不同的介质条件、焊接方法和热输入(影响偏析程度)可能会影响不锈钢管的孔蚀敏感位置。

铁素体含量对奥氏体不锈钢管焊缝金属抗应力腐蚀性能的影响也是复杂的,不能一概而论,不仅取决于化学成分、介质环境和试验技术,还取决于铁素体含量、形貌分布和凝固方式。有人认为铁素体可以提高奥氏体不锈钢管焊缝的抗应力腐蚀能力,因此焊缝的抗应力腐蚀能力优于母材和热影响区,但也有人持相反观点,认为铁素体的阳极溶解是304钢管在溶液中对应力腐蚀开裂敏感的原因。

根据文献记载,随着铁素体含量的增加,铁素体形态由不连续的蠕虫状变为连续的蠕虫状或网状,焊缝的应力和耐蚀性降低。

焊后热处理可以使铁素体转变和球化,但只有当退火温度足够高,退火时间足够长,如10-100小时,铁素体才能完全转变,其抗应力腐蚀能力才能明显提高。铁素体含量越高,完全去除铁素体所需的时间越长,这在实际生产中可能很难实现。即使经过如此长时间的高温退火,铁素体含量高的奥氏体不锈钢管焊缝的抗应力腐蚀性能也不理想。因此焊后短时间高温退火只能分解碳化物相和相,将C和Cr重新溶解为奥氏体,而不能将铁素体相完全转变为奥氏体

铁素体含量对奥氏体不锈钢管焊缝的可焊性有积极影响,尤其是对焊缝在焊接过程中的抗凝固裂纹性有积极影响。在不锈钢焊管生产中,为了保持较高的焊接速度,使焊缝中含有3%-5%的铁素体是有利的。