浙江至德鋼業有限公司在對核級奧氏體不銹鋼管焊接接頭性能分析過程中,發現晶間腐蝕試驗不合格,且發生晶間腐蝕開裂的位置為母材,通過分析發現導致母材晶間腐蝕不合格的原因可能是由于不合理的元素成分(過高的錳含量和過低的鎳含量)和不合理的熱處理制度導致了母材在敏化后微觀組織為奧氏體+δ鐵素體+σ相,從而使得晶間敏化時貧鉻更嚴重,同時針對該種情況給出了相應的預防措施。
18-8型奧(ao)(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼因其(qi)具有較高的(de)強(qiang)度、塑(su)形(xing)和良好的(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)在核電站中廣泛應用(yong)(yong)(yong),其(qi)中包括某些(xie)設備的(de)重(zhong)要(yao)部(bu)件以及需(xu)承擔(dan)耐高溫、耐腐(fu)蝕(shi)(shi)等而惡劣環境的(de)重(zhong)要(yao)系統管道。重(zhong)要(yao)部(bu)件及管道用(yong)(yong)(yong)奧(ao)(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼在使用(yong)(yong)(yong)過(guo)(guo)(guo)程中需(xu)要(yao)復驗,同時在焊接過(guo)(guo)(guo)程中還需(xu)要(yao)對(dui)焊接接頭進行焊接工藝評定,其(qi)中就包括進行晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗。由于(yu)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)對(dui)于(yu)奧(ao)(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼的(de)應用(yong)(yong)(yong)影響很大,且(qie)其(qi)發生過(guo)(guo)(guo)程不(bu)易覺察,所以奧(ao)(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)現象(xiang)受到了廣泛關(guan)注。
至德鋼(gang)(gang)業針(zhen)對(dui)某(mou)一核(he)級奧氏體不銹鋼(gang)(gang)管在焊接實施前焊接工藝(yi)(yi)評定不合(he)格(ge)問(wen)題(ti)(ti),進行了(le)包(bao)括化學成分、力學性(xing)(xing)能、工藝(yi)(yi)性(xing)(xing)能、微觀組織、耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)能等方面(mian)的試(shi)驗(yan),分析(xi)了(le)造成工藝(yi)(yi)評定不合(he)格(ge)的原(yuan)因(yin)主要為(wei)晶(jing)間腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)不合(he)格(ge),并對(dui)造成晶(jing)間腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)不合(he)格(ge)的原(yuan)因(yin)進行了(le)分析(xi),并提(ti)出了(le)避(bi)免該種問(wen)題(ti)(ti)出現的相關措施,從(cong)而(er)為(wei)核(he)級奧氏體不銹鋼(gang)(gang)在核(he)電站(zhan)中的廣泛(fan)應用提(ti)供一定的理論基礎。
一、焊接接頭的制備與試驗方法
1. 焊(han)接接頭的制備
母(mu)材為(wei)(wei)Z2CN18.10,規(gui)格(ge)(ge)為(wei)(wei)Φ21.3mm×3.37mm,填(tian)充焊(han)(han)(han)絲為(wei)(wei)ER316L,規(gui)格(ge)(ge)為(wei)(wei)Φ2.0,焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)藝為(wei)(wei)惰性氣體保護鎢極電弧焊(han)(han)(han)(TIG)。對焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭進行無損檢(jian)(jian)測,包括目視檢(jian)(jian)測、滲(shen)透檢(jian)(jian)測和射線檢(jian)(jian)測,結果表明焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的表面缺陷及內(nei)部缺陷在采購規(gui)定的要求范圍之內(nei)。
2. 試(shi)驗方法及試(shi)驗結(jie)果
為(wei)了檢驗(yan)焊(han)接接頭是否滿足要求(qiu),從焊(han)接接頭上分(fen)別取樣(yang)進行化學(xue)成分(fen)分(fen)析(xi)、橫(heng)向拉(la)伸(shen)、彎曲、微觀組織(zhi)、晶間腐(fu)蝕等試驗(yan)項目,具體要求(qiu)如下。
a. 化學成(cheng)分(fen)
按(an)照(zhao)GB/T 20066-2001的(de)規定(ding)從(cong)焊(han)接接頭(tou)上截取試樣(yang),試驗方法按(an)照(zhao)GB/T 11170-2008的(de)要(yao)求在(zai)M5000直讀光譜儀進行。化學成(cheng)分分析結果如(ru)表所示,從(cong)表中可(ke)以看出測(ce)量(liang)(liang)值符合(he)規范(fan)(fan)要(yao)求,同時雜質元素(su)銅、硼、氮、磷、硫等含(han)量(liang)(liang)較低,這(zhe)可(ke)以保證焊(han)接質量(liang)(liang)的(de)可(ke)靠性;另外(wai)其中還含(han)有微量(liang)(liang)的(de)穩(wen)定(ding)化元素(su)鈮(ni),元素(su)鈮(ni)的(de)存在(zai)是(shi)(shi)為了形成(cheng)碳化物,從(cong)而(er)降低基體中的(de)碳含(han)量(liang)(liang),從(cong)而(er)對(dui)于提(ti)高材(cai)料的(de)抗晶間(jian)腐蝕能力有益;另外(wai)根據Delong圖計算得到δ鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)(liang)約為6%,符合(he)規范(fan)(fan)要(yao)求的(de)鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)(liang)在(zai)5~15%的(de)要(yao)求。焊(han)接接頭(tou)中一定(ding)量(liang)(liang)鐵(tie)素(su)體的(de)存在(zai),是(shi)(shi)為了提(ti)高焊(han)接接頭(tou)在(zai)凝固(gu)過程中的(de)強度,從(cong)而(er)避免凝固(gu)收(shou)縮形成(cheng)的(de)張(zhang)力將(jiang)焊(han)縫撕裂。
b. 橫向拉伸
按(an)照GB/T 2651-2008的(de)(de)規定截取(qu)管接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)板狀試(shi)樣(yang),其中試(shi)樣(yang)平行長(chang)度(du)部(bu)分的(de)(de)寬度(du)為6mm,試(shi)驗(yan)設備(bei)均為WAW-300液(ye)壓萬能試(shi)驗(yan)機。拉伸試(shi)驗(yan)結果表(biao)明(ming)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)抗拉強度(du)Rm為575MPa,滿足規范要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)不低于490MPa的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu),同時斷(duan)裂位(wei)置在(zai)焊(han)縫以外區域,這說明(ming)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)強度(du)優(you)于母材(cai)強度(du)。
c. 彎曲(qu)
根據GB/T 2653-2008的規定,截取橫(heng)向彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang),其中試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)厚(hou)度為(wei)鋼管厚(hou)度(3.37mm),試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)的寬度為(wei)8mm,試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)的長(chang)度為(wei)100mm,且焊縫處于試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)的中間位置,試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)設備為(wei)WAW-300液壓(ya)萬能試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)機(ji)。截取4個橫(heng)向彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang),其中2個進行面彎(wan)(wan)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan),2個進行背彎(wan)(wan)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan),彎(wan)(wan)曲(qu)過程所采用的圓形(xing)壓(ya)頭直徑為(wei)15mm,彎(wan)(wan)曲(qu)角度為(wei)180°,試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)結果均(jun)未發現有裂紋或其他缺陷(xian)產生。
d. 微觀組織
從焊(han)接(jie)接(jie)頭上(shang)截取長度為30mm的(de)管(guan)段(duan),沿縱截面監測焊(han)縫和焊(han)縫附近(jin)區域的(de)微(wei)觀組(zu)織,侵蝕劑為300mL HCl+500gFeCl 3+700mlH2O,侵蝕時間2秒,然后在(zai)CMM-40E金相顯微(wei)鏡上(shang)觀察不同區域的(de)微(wei)觀組(zu)織。
焊(han)縫(feng)處的(de)微觀組織如圖所(suo)示(shi),可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)(chu)存在明顯的(de)兩種組織,根據表中(zhong)的(de)化(hua)學成(cheng)分分析及Delong圖計(ji)算結果可(ke)知(zhi),該組織主要為奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)基體(ti)(ti)和沿(yan)奧(ao)氏體(ti)(ti)基體(ti)(ti)分布的(de)枝狀鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti),由于該鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)為直接(jie)從(cong)液相中(zhong)析出(chu)(chu),可(ke)以(yi)判斷(duan)出(chu)(chu)為δ鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti),據此可(ke)以(yi)判斷(duan)得出(chu)(chu)焊(han)縫(feng)處的(de)組織為鑄態的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)+δ鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)。
焊縫附近熱影(ying)響(xiang)區(qu)的(de)組織如(ru)圖所示,可以看(kan)出該區(qu)域的(de)組織結構和焊縫的(de)鑄(zhu)態組織明顯不同,出現(xian)了經(jing)加工和熱處(chu)理(li)后由于材料發生再結晶而存在的(de)明顯晶界,同時(shi)晶內(nei)出現(xian)了異與基體的(de)其他組織,且存在一定數(shu)量的(de)孿晶。
另外(wai),母材區域的(de)(de)(de)微觀組織(zhi)如(ru)圖(tu)所示,根據(ju)張文華(hua)的(de)(de)(de)研究,鉻-鎳(nie)型奧氏體不(bu)銹鋼在(zai)(zai)1100~1300℃固溶處理(li)過程后,其δ鐵(tie)素體含量(liang)隨著(zhu)固溶溫(wen)度的(de)(de)(de)升高而增加,根據(ju)F-2A型鐵(tie)素體儀測(ce)母材的(de)(de)(de)微觀組織(zhi)中除了奧氏體基(ji)體外(wai),還包(bao)括7.3%的(de)(de)(de)鐵(tie)素體,據(ju)此(ci)推測(ce)此(ci)鐵(tie)素體應(ying)為(wei)δ鐵(tie)素體;除δ鐵(tie)素體,還可以觀測(ce)得知在(zai)(zai)部分晶界存在(zai)(zai)碳化物(wu)析(xi)出(chu)(chu);同(tong)時對δ鐵(tie)素體析(xi)出(chu)(chu)區域放大倍數(shu)進一步進行觀察,如(ru)圖(tu)所示,可以看出(chu)(chu)在(zai)(zai)條形(xing)δ鐵(tie)素體周圍存在(zai)(zai)其它塊狀析(xi)出(chu)(chu)相(xiang),利(li)用平衡相(xiang)圖(tu)計算結果及相(xiang)關研究,可分析(xi)得知該析(xi)出(chu)(chu)相(xiang)為(wei)σ相(xiang)。
e. 晶間腐蝕
晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗按(an)照GB/T4334.5-2000的規定進行(xing),試(shi)(shi)樣長度為100mm,寬為20mm的厚度為管材(cai)壁厚的條形試(shi)(shi)樣;晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)前應對試(shi)(shi)樣進行(xing)敏(min)化,敏(min)化溫(wen)度為650℃,敏(min)化保溫(wen)時間為2小時,保溫(wen)后(hou)在(zai)(zai)空氣中(zhong)冷卻;晶界(jie)腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗的腐(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)是按(an)照該標準要求配置的硫(liu)酸-硫(liu)酸銅溶液;試(shi)(shi)驗完(wan)成后(hou),取出試(shi)(shi)樣,洗(xi)凈(jing)、干燥、并進行(xing)聲響(xiang)試(shi)(shi)驗和彎曲(qu)試(shi)(shi)驗,彎曲(qu)角(jiao)度為180°。試(shi)(shi)驗結果(guo)(guo)發現,在(zai)(zai)靠近焊縫(feng)熱影(ying)響(xiang)區的母(mu)材(cai)區域存在(zai)(zai)裂(lie)紋,而(er)焊縫(feng)區域無(wu)裂(lie)紋,這(zhe)表明(ming)母(mu)材(cai)的晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)結果(guo)(guo)不合(he)格。
f. 母(mu)材性能
根據母材(cai)的(de)(de)質量(liang)(liang)證(zheng)明文(wen)件,可(ke)知母材(cai)的(de)(de)化學成分,具體如(ru)表(biao)所示。根據表(biao)的(de)(de)結果可(ke)以看(kan)出,錳含量(liang)(liang)接近上限,鎳含量(liang)(liang)接近下限,且根據Delong圖計算得到母材(cai)中的(de)(de)δ鐵素(su)體含量(liang)(liang)約為(wei)8%。同時,母材(cai)的(de)(de)拉伸性能結果表(biao)明其室溫抗拉強度為(wei)575MPa,滿足(zu)采購技術(shu)規(gui)格書(shu)中不低(di)于490MPa的(de)(de)要求;屈服強度為(wei)260MPa,滿足(zu)采購技術(shu)規(gui)格書(shu)中不低(di)于175MPa的(de)(de)要求。
二、分析討論(lun)
根據對焊接接頭的(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分、力學(xue)性(xing)能(neng)、彎(wan)曲、微(wei)觀組織、晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)試驗的(de)結(jie)果,可以看出該(gai)焊接接頭是(shi)不(bu)符(fu)合要(yao)(yao)求的(de),主要(yao)(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)由于母材區域在晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)試驗過程中的(de)彎(wan)曲檢測中出現開裂(lie)造成(cheng)的(de)。對于奧氏體不(bu)銹鋼而(er)言(yan),晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)開裂(lie)的(de)主要(yao)(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)因(yin)為不(bu)銹鋼在熱處(chu)理過程中發生了(le)“敏化(hua)”,即沿晶(jing)(jing)界(jie)(jie)析出M23C6碳化(hua)物(其中的(de)M主要(yao)(yao)指鉻(ge)和鐵(tie)),導致晶(jing)(jing)界(jie)(jie)附近貧(pin)鉻(ge),同時遠離晶(jing)(jing)界(jie)(jie)基體中的(de)鉻(ge)在短時間無法擴散(san)到晶(jing)(jing)界(jie)(jie),使得晶(jing)(jing)界(jie)(jie)附近的(de)鉻(ge)含量(liang)低于材料發生腐蝕(shi)所要(yao)(yao)求的(de)最低值(zhi),從而(er)導致在腐蝕(shi)溶液中晶(jing)(jing)界(jie)(jie)位置優先(xian)被侵蝕(shi),最后導致材料失效。
研(yan)究表(biao)明(ming),在(zai)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)中一(yi)定含(han)(han)量(liang)(liang)的δ鐵體有(you)助(zhu)于(yu)提高(gao)合(he)(he)金的抗晶間腐蝕性(xing)能,這(zhe)主要是由于(yu)δ鐵素體與奧氏(shi)體界(jie)面(mian)的界(jie)面(mian)能比奧氏(shi)體晶界(jie)的界(jie)面(mian)能低(di)(di)(di),使得M23C6碳化(hua)(hua)物優先在(zai)δ鐵素體與奧氏(shi)體界(jie)面(mian)上析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu);同(tong)時(shi)該相界(jie)面(mian)的存在(zai)相當于(yu)增加了碳化(hua)(hua)物的析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)區(qu)域(yu)面(mian)積,使得單位面(mian)積上的碳化(hua)(hua)物濃度降低(di)(di)(di),從而使得材(cai)(cai)料(liao)發生“敏(min)化(hua)(hua)”晶界(jie)附近區(qu)域(yu)鉻含(han)(han)量(liang)(liang)也不至于(yu)過(guo)低(di)(di)(di),從而減少材(cai)(cai)料(liao)形(xing)成晶間腐蝕敏(min)感性(xing)。另(ling)外,如果(guo)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)中錳過(guo)高(gao),鎳含(han)(han)量(liang)(liang)較低(di)(di)(di)時(shi)則容易形(xing)成σ相。σ相是一(yi)種(zhong)含(han)(han)有(you)較高(gao)鉻含(han)(han)量(liang)(liang)的Cr-Fe金屬間化(hua)(hua)合(he)(he)物,當其沿(yan)晶界(jie)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)時(shi),同(tong)時(shi)將(jiang)使晶界(jie)周圍形(xing)成貧鉻區(qu),從而使得材(cai)(cai)料(liao)的晶間腐蝕更敏(min)感。
根(gen)(gen)據(ju)對焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)和母(mu)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀(guan)組織(zhi)分析(xi)(xi)(xi),可(ke)(ke)以得知焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)最終組織(zhi)為(wei)奧(ao)氏體(ti)基(ji)體(ti)+δ鐵(tie)素體(ti),且焊(han)(han)(han)縫為(wei)鑄態(tai)組織(zhi),因此(ci)根(gen)(gen)據(ju)最終金(jin)相(xiang)檢(jian)查的(de)(de)(de)(de)(de)分析(xi)(xi)(xi)結(jie)果可(ke)(ke)以得知焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)完(wan)成(cheng)后沒有發(fa)生(sheng)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)化(hua);母(mu)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀(guan)組織(zhi)為(wei)奧(ao)氏體(ti)基(ji)體(ti)+δ鐵(tie)素體(ti)+σ相(xiang),同時在(zai)某些晶界(jie)(jie)(jie)部分發(fa)現有碳化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)(xi)出(chu);由(you)(you)于(yu)富鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)在(zai)靠近δ鐵(tie)素體(ti)區域析(xi)(xi)(xi)出(chu),這將使(shi)得奧(ao)氏體(ti)基(ji)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)量降低,另外某些晶界(jie)(jie)(jie)存在(zai)碳化(hua)物(wu)析(xi)(xi)(xi)出(chu),這就使(shi)得晶界(jie)(jie)(jie)附近的(de)(de)(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)更為(wei)嚴重。根(gen)(gen)據(ju)化(hua)學(xue)成(cheng)分結(jie)果可(ke)(ke)知焊(han)(han)(han)縫區域的(de)(de)(de)(de)(de)δ鐵(tie)素體(ti)含(han)量要高于(yu)母(mu)材(cai),同時焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)鑄態(tai)組織(zhi)由(you)(you)于(yu)無(wu)明顯(xian)晶界(jie)(jie)(jie)也無(wu)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)化(hua)現象(xiang),導致(zhi)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)在(zai)敏(min)化(hua)時未發(fa)生(sheng)開(kai)(kai)裂;而母(mu)材(cai)由(you)(you)于(yu)即(ji)在(zai)基(ji)體(ti)中存在(zai)σ相(xiang)析(xi)(xi)(xi)出(chu),導致(zhi)基(ji)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)量降低,同時某些晶界(jie)(jie)(jie)存在(zai)碳化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)(xi)出(chu),導致(zhi)晶界(jie)(jie)(jie)區域的(de)(de)(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)更為(wei)嚴重,最終使(shi)得母(mu)材(cai)在(zai)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕環境中發(fa)生(sheng)晶間腐蝕開(kai)(kai)裂。
對(dui)于(yu)(yu)18/8型(xing)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang),一般在(zai)交貨前(qian)均要求進(jin)行最終固溶熱(re)處(chu)(chu)理(li),固溶熱(re)處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度為(wei)1050~1150℃,保(bao)(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)約為(wei)10min,該熱(re)處(chu)(chu)理(li)將(jiang)會(hui)保(bao)(bao)證該類型(xing)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)為(wei)奧氏(shi)(shi)體(ti)+δ鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)組(zu)織,只不(bu)過(guo)由(you)于(yu)(yu)δ鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)的(de)含(han)量(liang)很少(shao),不(bu)易被覺察到因此(ci)一般被認為(wei)是(shi)(shi)單一的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)基體(ti)組(zu)織。另(ling)(ling)外,當18/8型(xing)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)具有(you)較高(gao)的(de)錳(meng)和氮(dan)時(shi),在(zai)500℃~900℃長時(shi)間(jian)加(jia)熱(re),則σ相(xiang)(xiang)形(xing)(xing)成傾向就會(hui)比較強(qiang)烈。對(dui)于(yu)(yu)本(ben)文中(zhong)(zhong)(zhong)出現的(de)該種焊接(jie)接(jie)頭,由(you)于(yu)(yu)在(zai)晶界試驗中(zhong)(zhong)(zhong)需要對(dui)試樣進(jin)行敏(min)化,而(er)敏(min)化過(guo)程溫(wen)度正(zheng)處(chu)(chu)于(yu)(yu)σ相(xiang)(xiang)的(de)析(xi)出溫(wen)度范圍,同時(shi)在(zai)母(mu)材(cai)(cai)中(zhong)(zhong)(zhong)錳(meng)含(han)量(liang)處(chu)(chu)于(yu)(yu)上限(xian)、鎳(nie)含(han)量(liang)處(chu)(chu)于(yu)(yu)下(xia)限(xian),從而(er)對(dui)于(yu)(yu)σ相(xiang)(xiang)的(de)形(xing)(xing)成較為(wei)有(you)利。而(er)對(dui)于(yu)(yu)焊接(jie)接(jie)頭,由(you)于(yu)(yu)熔覆(fu)金(jin)屬的(de)錳(meng)含(han)量(liang)為(wei)1.60%,鎳(nie)含(han)量(liang)為(wei)12.09%,相(xiang)(xiang)對(dui)于(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)錳(meng)含(han)量(liang)為(wei)1.904%,鎳(nie)含(han)量(liang)為(wei)9.348%具有(you)較低的(de)錳(meng)和較高(gao)的(de)鎳(nie),且δ鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)也更(geng)(geng)少(shao),從而(er)導(dao)致了在(zai)相(xiang)(xiang)同的(de)敏(min)化條(tiao)件下(xia)焊縫區域沒有(you)σ相(xiang)(xiang)產生。另(ling)(ling)外,由(you)于(yu)(yu)鉻是(shi)(shi)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)形(xing)(xing)成元(yuan)素(su),鎳(nie)是(shi)(shi)奧氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)(xing)成元(yuan)素(su),因此(ci)δ鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)鉻含(han)量(liang)要明顯高(gao)于(yu)(yu)奧氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)鉻,則δ鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)將(jiang)更(geng)(geng)容易析(xi)出富鉻的(de)σ相(xiang)(xiang),這也與(yu)圖中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)金(jin)相(xiang)(xiang)檢查結果相(xiang)(xiang)吻合。
綜(zong)上分析可知,由于母材中的(de)錳含量較高、鎳含量較低,導(dao)(dao)致(zhi)其在(zai)(zai)晶(jing)間腐蝕(shi)試(shi)驗的(de)敏化過程中形成了(le)奧(ao)氏體(ti)(ti)+δ鐵素(su)體(ti)(ti)+σ相的(de)微觀組織,且同(tong)時沿(yan)晶(jing)界存(cun)在(zai)(zai)碳(tan)化物(wu)析出,這導(dao)(dao)致(zhi)了(le)晶(jing)間腐蝕(shi)試(shi)驗不(bu)合格;而(er)焊接接頭(tou)中由于僅存(cun)在(zai)(zai)δ鐵素(su)體(ti)(ti),無σ相和(he)碳(tan)化物(wu)析出,而(er)單(dan)一的(de)δ鐵素(su)體(ti)(ti)對(dui)于奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼抗晶(jing)間腐蝕(shi)是(shi)有益的(de),從(cong)而(er)其在(zai)(zai)晶(jing)間腐蝕(shi)試(shi)驗過程中未發現有裂(lie)紋。
三、結(jie)論及建議(yi)
1. 導致焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)不(bu)(bu)合(he)格(ge)的主要部位在母材區域,而導致母材晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)不(bu)(bu)合(he)格(ge)的原(yuan)因(yin)是由于不(bu)(bu)合(he)理的元(yuan)素成分(過高(gao)的錳含量(liang)(liang)和過低(di)的鎳含量(liang)(liang))導致在敏化后母材的微觀(guan)組織為奧(ao)氏體+δ鐵素體+σ相,從(cong)而導致母材的抗晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)性能降低(di);
2. 建議在奧(ao)氏體不銹鋼制造過程中鎳含(han)量(liang)應取(qu)中間值(zhi)范(fan)圍,錳含(han)量(liang)取(qu)較(jiao)低(di)值(zhi)。