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超窄间隙焊接1cr 18 ni9 ti 奥氏不锈钢厚壁钢管的优势

由于超窄间隙焊接方法具有常规焊接方法难以实现的特点,应用1Cr  18 Ni9Ti  奥氏不锈钢焊接可以更好地改善接头结构,提高综合性能。

1、能有效抑制接头的晶间腐蚀倾向

根据奥氏不锈钢厚壁钢管焊接接头不同区域的晶间腐蚀,可细分为以下三种类型:

a)碳和铬化合物的沉淀,导致晶间铬损耗引起的晶间腐蚀

这种腐蚀主要发生在热影响区敏化区。在焊接过程中,热源输入的热量将焊缝两侧一定厚度的母材加热到600-850,使晶界处的碳和铬大量结合,形成含铬化合物,沿晶界析出。然而,由于扩散速度慢和扩散能力不足,晶粒内部其它区域的铬不能及时补充晶界处的铬损失,从而在相邻晶粒之间形成贫铬层,导致晶界敏化。当温度高于850时,碳化物会溶解并重新凝固成奥氏晶粒。如果热影响区在400~850长时间敏化加热,碳化物析出量会随着加热时间的延长而增加,晶界铬的贫化程度也会增加。在钢管的使用过程中,腐蚀介质中的贫铬区容易被腐蚀,并沿着晶界延伸到材料内部。

b)由相沉淀和沉淀形成贫铬层引起的晶间腐蚀

相是铬含量高于16%时形成的一种铁铬化合物,对材料性能影响很大,通常在820析出。其形成受铬的富集程度和碳、氮含量的影响。如果不锈钢合金为液态,相优先析出在铁素体中,可有效防止热裂纹的形成。相反,如果相优先在奥氏体中沉淀,它将在周围区域引起严重的铬损耗。然而,如果奥氏体中存在自由碳和氮原子,相的形成将被阻止,即碳和氮的存在增加了相在奥氏体中沉淀的难度。

c)碳化钛固溶体进入奥氏体晶格并形成贫铬层引起的晶间腐蚀

1Cr  18 Ni9Ti  奥氏不锈钢厚壁钢管,由于添加了钛等稳定元素,钛主要以沉淀游离态TiC存在。在焊接过程中,

碳化钛将在高温下溶解,钛将以间隙原子进入的形式进入奥氏晶粒的晶格间隙,而碳将在奥氏晶格进入的间隙中,其固溶体将随着最高温度的升高而增加。在冷却和凝固过程中,碳具有很强的扩散能力并向奥氏晶界移动,而钛由于扩散能力不足而停留在原位附近,导致碳在晶界大量富集和过饱和。如果在450~850进行敏化加热,碳和铬结合使晶界贫铬。在腐蚀性介质中,会引起晶间腐蚀,特别是在熔合线,附近,这种腐蚀很容易发生,其深度和厚度与切刀一样薄(即切刀腐蚀)。

超窄间隙焊接采用低线能量,不仅可以加快熔池的凝固速度,缩短碳向奥氏体晶界的扩散时间,抑制碳的扩散程度,降低晶界中碳的富集量,降低晶界的缺铬程度,还浙江不锈钢管可以防止相在奥氏体中的析出, 减少焊缝区晶间腐蚀的趋势,防止熔合线附近的刀形腐蚀,同时还能缩短热影响区敏感加热时间,提高接头的抗晶间腐蚀能力。

2.它能有效防止焊缝区热裂纹和应力腐蚀的产生

1cr  18 ni9 ti  奥氏不锈钢厚壁钢管的焊接热裂纹是应力腐蚀的根本原因之一。氮、硅、锰等元素的加入,以及合金中原有的硫、磷等元素的加入,都对1Cr  18 Ni9 Ti  奥氏不锈钢厚壁钢管焊接热裂纹的形成起到了积极的作用。杂质元素如硫、磷和氮的低熔点共晶化合物的形成和沉淀在奥氏造成严重的晶间偏析和大量的晶粒间聚集。然而,这些共晶化合物通常在凝固和结晶的后期在柱状晶粒之间形成液膜,在由冷却收缩引起的拉伸应力的作用下,分割温州不锈钢管晶粒之间的连续性并导致晶粒之间的微裂纹。在焊缝的最终凝固部分,容易形成焊接热裂纹。钢管在服役期间,在外部应力和含Cl-腐蚀介质的共同作用下,一方面应力会集中在这些裂纹处,产生应力腐蚀裂纹,另一方面腐蚀裂纹会沿晶界迅速扩展,造成应力腐蚀损伤。

然而,超窄间隙由于其较低的线能量,有效地缩短了液相的停留时间,增加了液相的冷却凝固速率,抑制了奥氏枝晶间低熔点共晶化合物的形成趋势和偏析程度,并改善了焊缝的微观结构,从而有效地防止了焊接热裂纹和应力腐蚀的形成。

3.改善接头的微观结构和机械性能

采用超窄间隙焊接不锈钢厚壁钢管,由于线能量低、凝固速度快,很好地防止了焊缝晶粒粗化,不仅改善了接头的微观组织,而且有效地降低了焊接残余应力和变形,提高了接头的力学性能。

另一方面,可以避免铁素体在固相转变过程中首先析出,基体中的铬原子大量结合形成成分不均匀的铁素体,导致不锈钢厚壁钢管的低温脆化。


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