不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能的控制研究

摘要：随着社会的发展、科技的进步，不锈钢焊接在人们的生产、生活中应用越来越多，而不锈钢焊接接头晶间易腐蚀，这已经严重影响到不锈钢焊接接头的牢固性。为提高不锈钢焊接接头晶间的抗腐蚀性能，文章介绍了检验不锈钢焊接接头抗晶间腐蚀能力的方法，分析了晶间腐蚀裂纹判别，研究了提高不锈钢焊件抗晶间腐蚀能力的策略。

关键词：不锈钢焊接接头；晶间腐蚀；检验方法；抗晶间腐蚀能力；腐蚀裂纹 文献标识码：A

中图分类号：TF764 文章编号：1009-2374（2016）33-0046-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.024

不锈钢材料是当前我们生产、生活中经常见到的一种材料，它具有很多优点，但这种不锈钢材料用于冷加工成形与进行焊接作业时，时常会对其实际抗腐蚀性能造成影响，若其抗腐蚀性能不强，很容易被腐蚀，影响到构建的稳定性，因此在成形与焊接不锈钢产品后，在焊后不进行热处理的情况下，要求母材与焊接头的抗腐蚀性能必须足够强，特别是抗晶间腐蚀性能。为此必须掌握不锈钢焊接接头晶间腐蚀的检验方法，了解造成焊接接头晶间腐蚀的原因，并采取相关策略努力提高不锈钢焊件抗晶间腐蚀能力。

1 不锈钢焊接接头晶间腐蚀检验

在氧化与弱氧化环境中晶间腐蚀经常会出现在奥氏体不锈钢中，一旦不锈钢件出现这种腐蚀，腐蚀会从不锈钢表面沿晶界深入内部，对不锈钢材料的实际机械强度会造成严重影响，出现晶间腐蚀的材料，稍受外力断裂现象就有可能沿晶界线发生，只观看材料表面很难判断出晶间腐蚀，晶间腐蚀有高危性的特点。这就要求在用不锈钢材料制作设备时，母料与焊接接头的实际抗晶间腐蚀性能必须足够强。为使焊接构件足够牢固，必须检查焊接接头的晶间腐蚀性。

在测定不锈钢对晶间腐蚀的敏感情况时，一般采用的是加速法。这种方法主要是采用适当腐蚀剂，在一定条件下，加速选择性腐蚀晶间，找一个万能材料试验机，把试样放置于上面，弯曲材料然后再评定，我们用与介质接触的面作为检验面，借助高倍放大镜对弯曲试样处的表面进行观察，看有无晶间腐蚀引发的裂纹。

2 判别晶间腐蚀裂纹

位于试样弯曲部位棱角处的裂纹以及无裂纹的滑移线、皱纹等以上情况不一定都是由于晶间腐蚀引发的裂纹，发生晶间腐蚀的试验，在实施冷弯曲操作时，其表面鳞状裂纹随处可见，对试样进行敲击金属声响不会出现，在很难评定的情况下，可借助金相法进行判断，在实施断面金相检查时，若发现局部腐蚀发生于晶界或其毗邻区域，晶粒脱落，沿晶界腐蚀推进，并且推进有一定均匀性。这种沿晶界形成的腐蚀通常为晶间腐蚀。

3 焊接接头抗晶间腐蚀能力控制

奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀通常是由于晶界碳化铬发生沉淀析出造成的，不锈钢晶界区缺乏铬是晶间腐蚀的主要原因，因此可从控制不锈钢焊接处碳化铬的沉淀来防止发生晶间腐蚀，具体可从沉淀碳化铬的分量情况、部位以及形成沉淀物的动力方面进行考虑。

3.1 焊接方法的选择

选择的不锈钢焊接方法应科学、合理，让焊件在敏化温度下停留的时间尽可能缩短，使焊件受危险温度的影响降到最低。

在进行薄件与小件的焊接操作时，可采用真空电子束焊或等离子焊，这两种焊接方法的能量都较高。在进行中等厚度板材的焊接操作时，可采用熔化极自动焊或半自动保护焊。在进行大厚度板材焊接作业时，埋弧焊或焊条电弧焊是我们经常选用的焊接方法。

3.2 焊接材料的控制

对于焊接作业而言，焊接材料的选择也非常重要，在进行焊接材料的选择时，必须以不锈钢件的材质为基础，综合考虑实际作业过程中的实际条件，如介质、温度等，选择的焊缝材料最好与母料相近。在实际操作中，可以采用下列措施来提高不锈钢焊缝区抗晶间腐蚀性能：

3.2.1 选用的不锈钢焊材应尽可能的含碳量低。使碳在焊缝金属中的含量达到最短，尽快控制在不锈钢温室溶解极限下，让碳化铬不易形成，这样后期形成贫铬区的可能性便会很小，焊缝金属实际抗晶间腐蚀能力将得到提高。

3.2.2 尽量选用有钛、铌、钽等元素的焊材。碳与钛、铌、钽的亲和力要远远大于铬，这样碳会和它们优先结合形成碳化物，具体会以弥散颗粒的形式分布于晶内，这样就可有效降低奥氏体内碳固溶量，如果降得特别低，低于了0.01%，碳化铬便不会再形成，这样不锈钢件的实际抗腐蚀能力便会得到大幅提高。

3.2.3 选用的焊材最好具有γ-δ双向组织。有5%～10%的δ铁素体存在于熔敷金属中，这样δ/γ相界面会比奥氏体晶界γ/γ界面低，碳化物会选择析出在δ相侧，可使碳化物析出于奥氏体相界面的量大幅减少，而铬易扩散于δ铁素体，其扩散速度要比在奥氏体中快近乎10倍左右，对于危险敏化温度导致的贫铬区，会从铁素体边很快得到补充逐渐消失，这样可有效降低不锈钢件的晶间腐蚀。

3.2.4 控制焊材直径。焊接材料的实际直径，会对焊接热输入量的大小造成直接影响，在焊接质量达标的前提下，为使焊接时，输入的热量得到有效降低，选用的焊材直径应尽可能的小。

3.3 控制焊接参数

为有效减少焊接实际热输入量，在确保不锈钢件完全焊透，实现全熔合的前提下，焊接选用的电流应尽量小，电压应尽量低，这样可使焊接接头性能得到改善。

3.4 控制焊接过程

3.4.1 焊前准备。应把焊件清洁干净，把焊件坡口的油漆、油污去除，对自动焊丝做表面除油、除锈处理，并应在干净、干燥处保存，对于电弧焊焊丝，应烘干后在保温筒中保存。

3.4.2 焊接过程。应使用直线运条的方式进行焊接，最好不要进行横向摆动，若选用的是多层焊，层间不能有过高温度，若温度过高熔池温度与冷却时间都会延长，在实际焊接过程中，应先让焊件冷却，进行必要的清渣，然后再继续进行焊接，应把各层间接头都错开，并且应填满收弧。

可采用必要的强制手段来快速冷却焊区，如可边施焊边洒水冷却焊缝，在洒水时焊接熔池不能侵入水。

条件允许的情况下，也可把水与惰性气体同时通入焊缝背面，这样不但能使冷却加速，而且又可对焊缝形成保护。

总之，应使焊接时输入的热量尽可能少，并且焊缝冷却应及时，让焊件停留危险温度的时间最短，这样可使不锈钢焊件晶间腐蚀达到最小。

3.5 控制焊接环境

应清洁干净奥氏体不锈钢焊接场地，以防焊接环境中的油、锈、风等，对焊接接头的强度与腐蚀性造成

影响。

3.6 控制好焊接人员

不锈钢焊接具有一定难度，易形成裂纹，发生晶间腐蚀，加之不锈钢本身没有很好的导热性，易膨胀，熔池缺乏很好的流动性，这就对焊接人员的焊接技能提出了更高要求，应严格培训施焊焊工，培训完成后要进行相应考试，考试通过获得操作资格证的人员，才可上岗操作。

4 结语

450℃～850℃是不锈钢晶间腐蚀的主要温度范围，晶界会沉淀碳化物，以致贫铬区出现在晶界及其邻近区域，进而使晶界的实际耐腐蚀性大幅降低。总之，在进行不锈钢焊接作业时，科学、合理地控制焊接质量，使工件尽量避免或减少碳化物的沉淀析出，可有效防止不锈钢晶界腐蚀，提高焊接的牢固性。

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作者简介：胡云（1967-），男，云南曲靖人，云南工业技师学院中级教师。

（责任编辑：蒋建华）