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0525304L不銹鋼的焊接概況

作者:bet36体育网站已浏览: 173次 日期:2020-05-26

bet36体育网站304L不銹鋼屬于奧氏體型不銹鋼,304L不銹鋼是在高鉻不銹鋼中添加適當的鎳(鎳的質量分數為8%~25%)而形成的,在常溫下具有奧氏體組織。300系列不銹鋼是二十世紀七十年代美國所生產的各類不銹鋼中產量最大、應用最廣泛的一類,而304L304L不銹鋼屬于含碳量較低的300系列不銹鋼中的變種,用于需要焊接的場合,因為其較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區中所析出的碳化物減至最少。

1)焊縫。焊縫是焊接接頭最重要的組成部分。對于熔焊而言,焊縫一般是由熔化的被焊材料和填加材料經凝固后所形成的。如果焊接過程中未采用任何填加材料,焊縫將完全由經歷過熔化和凝固的母材所形成。無論是否采用填加材料,焊縫的組織和性能都不同于母材。

2)熱影響區。熱影響區也是焊接接頭的重要組成部分,它由受到焊接熱影響而未發生熔化的母材所形成。所謂的熱影響,并不僅僅是指溫度超過了母材初始溫度,而是指溫度超過一定值之后給母材帶來的微觀組織和性能的變化。因此,并不是超過了初始溫度的所有母材部分都是熱影響區,而只有超過了使母材組織和性能發生變化的溫度,并且未發生熔化的母材部分才是熱影響區。

3)熔合區。熔合區是介于焊縫和熱影響區之間的相當窄的過渡區。從宏觀角度來看,熔合區是焊縫和熱影響區的分界線,因此又將其稱為熔合線。但從微觀角度來講,熔合區是由部分熔化的母材和部分未熔化的母材所組成的區域,因此有人將該區域稱為部分熔化區或半熔化區。

2)固-液狀態演變過程。固-液狀態演變過程主要發生在焊縫部位。304L不銹鋼在焊接熱源的作用下,焊縫部位的固態母材發生熔化,形成液態熔池;而后,隨著焊接熱源的遠離,液態熔池凝固結晶,形成固態焊縫。因此,焊縫部位的母材經歷了由固態到液態、再由液態到固態的狀態演變過程。

3)焊接化學冶金過程。焊接化學冶金過程主要發生在于焊縫相對應的焊接區當中,是金屬、熔渣和氣相在較高溫度下發生的冶金反應過程。在焊縫形成的過程中,主要涉及到氧化、還原、滲氫、除氫、脫硫、脫磷以及合金化等。由于這些冶金反應直接影響焊縫的成分、組織和性能,因而有必要深入研究焊接化學冶金過程,為提高焊接質量踢狗理論依據。

4)固態相變過程。對于有同素異構轉變的材料而言,焊接過程中會發生固態相變。相變過程既可以發生在熱影響區,又可以發生在焊縫。由于焊縫成分是被焊材料和填加材料共同組成,因而焊縫相變過程與熱影響區有所不同。而且在熱影響區中,各點所經受的焊接熱作用不同,因而所發生的組織轉變也不同。

應該指出,以上所述的各個過程并不是孤立進行的,而是相互聯系的,甚至共同發生和發展的。在整個接頭形成過程中,還會由于各種原因使304L不銹鋼接頭產生偏析、夾雜、氣孔、熱裂紋、冷裂紋以及脆化等焊接缺陷。因此,控制焊接接頭的形成過程是保證焊接質量的關鍵。

1)晶間腐蝕。304L不銹鋼在采用不當的工藝規范焊接后,焊接接頭在腐蝕介質的作用下容易產生沿晶粒邊界的晶間腐蝕。其特點是腐蝕沿晶深入焊縫金屬或母材內部,并引起焊縫金屬及母材力學性能和乃是性能降低,是極其危險的一種破壞形式。304L不銹鋼焊接接頭之所以會發生晶間腐蝕,是由于304L不銹鋼加熱到600~800℃溫度區間會發生敏化,其機理是過飽和固溶的碳向晶粒邊界擴散,與晶界附近的鉻結合形成為鉻的碳化物(CrFe)23C6并在晶界沉淀析出;由于碳比鉻的擴散速度快的多,鉻來不及從晶內補充到晶界附近,因而晶界區貧鉻導致在腐蝕性溶液中形成晶間腐蝕。

2)點蝕。點蝕是指在腐蝕性介質中,金屬表面局部鈍化膜破裂而形成的腐蝕小孔。它是在介質作用下,由于表面有一些缺陷,如夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯在表面暴露出來,使鈍化膜在這些地方首先破壞,從而該局部遭到嚴重陽極腐蝕。在含有氯離子的介質中,最容易引起不銹鋼的點腐蝕。304L不銹鋼焊接接頭具有點蝕傾向。最容易發生點蝕的部位是熔合區,因為該區域化學成分極不均勻,導致其表面形成的鈍化膜組織和性能差異很大。熱影響區不同部位所受熱作用的不一致性,造成其內部組織和性能的分布不均勻,其表面形成的鈍化膜也較脆弱。而焊縫中心部位也會產生點蝕,其主要原因是Cr和Mo的偏析弱化了鈍化膜的性能。

3)應力腐蝕。對于不銹鋼來說,應力腐蝕開裂的部位通常不存在均勻腐蝕,斷裂往往以點蝕、縫隙腐蝕為起始點。應力腐蝕開裂的發生總是離不開裂紋的形核、長大和擴展。產生應力腐蝕開裂的不銹鋼表面通常有一層鈍化膜,該鈍化膜包括一原子層厚直到更厚的可見膜。裂紋通常發源于鈍化膜的局部破口,也有可能通過局部陽極溶解而在表面形成點蝕坑。在這些部位的前端將會出現應力集中;另外,蝕坑內部溶液將產生閉塞電池作用,為析氫反應提供條件,從而導致氫致開裂;而早期理論則認為局部陽極溶解導致裂紋連續擴展。總而言之,局部腐蝕形成的蝕坑在應力腐蝕開裂中起著重要作用。