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奥氏体不锈钢管道的焊接与耐蚀性

[提要]

奥氏体不锈钢管道在建筑领域的大量应用,有关不锈钢管道在应用中可能产生的腐蚀问题,受到广泛的关注。本文就奥氏体不锈钢的腐蚀形式、产生的机理、焊接对耐蚀性的影响,以及如何施工焊接才能保持其耐蚀性,作一必要的介绍。

[关键词]

奥氏体不锈钢管、耐蚀性、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、点腐蚀、焊接接头、焊接工艺、管内保护。

[前言]

随着奥氏体不锈钢管道在各个建筑领域内的大量应用,有关奥氏体不锈钢管道的焊接技术以及焊接对奥氏体不锈钢耐蚀性的影响,越来越受到管道工程施工人员的关注,特别是由焊接方法或焊接工艺不当而引起不锈钢管严重锈蚀的现象,已成为不锈钢管道工程中突出的质量问题。为此,本文就奥氏体不锈钢腐蚀的形式,产生的机理,焊接热过程对其耐蚀性的影响,以及如何施工焊接确保质量,作一简要论述,供施工人员参考。

 

一、      奥氏体不锈钢的耐蚀性

奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性,在腐蚀介质的工作条件下,在设计规定的工作周期内,是安全可靠的,但是若设计时管材或焊材选用不当,或施工时,焊接工艺技术不过关,则会产生严重影响管道质量与使用寿命的局部腐蚀问题。其腐蚀形式如下:

1、晶间腐蚀

沿晶粒边界产生的腐蚀现象,外观仍可有金属光泽,但因晶粒已失去联系,敲击时失去金属声音,钢质变脆。

奥氏体不锈钢晶间腐蚀的机理有多种学说,其中以碳化物在晶界沉淀现象为前提的“贫铬理论”比较为人们所接受。从实验资料可知,当钢中Cr的含量超过12%达到13%时,其电极电位由负值上升为正值,使钢具有了良好的耐蚀性。同时从18—8钢平衡图可知,室温时18—8钢中碳的溶解度小于0.03%,超过此值的碳,则需作固溶处理,使奥氏体为碳所过饱和,呈不稳定状态,若再次加热,超过溶解度的碳将向晶界扩散,并和晶界处的Cr结合成Cr23C6沉淀于晶界,使晶界处的含铬量低于临界值12%,因而可发生明显的晶间腐蚀现象。

2、应力腐蚀开裂

奥氏体不锈钢在腐蚀介质中,在拉应力的作用下,由于塑性变形出现滑移阶梯而导致表面钝化膜破裂,于是基体金属直接暴露于介质中,与未破裂的膜构成电极电位差,使基体金属溶解腐蚀,溶解生成的腐蚀沟沿滑移线与拉应力成垂直方向伸展而形成细微裂纹,在裂纹尖端应力集中区伴随着滑移的再现而加速溶解,裂纹进一步扩展以至断裂,即应力腐蚀开裂。

3、点腐蚀(孔蚀)

在含有一定浓度CL-或Br-的环境中,在钢的局部表面形成腐蚀坑的一种腐蚀现象。