304不銹鋼管的焊接性能

2022-08-11 16:41:48 正佳不銹鋼

304不銹鋼管不僅具有耐腐蝕優點，低溫下也能保持較好的塑韌性且由于含較高的Cr、Ni等合金元素，用于較高溫度下也有一定的抗氧化性和強度。然而其導熱系數小、線脹系數大等導致焊接時存在殘余應力，在接頭中產生腐蝕、熱裂紋及析出脆化等現象。下面，一起來了解304不銹鋼管的焊接性能。

焊接性能是指同質材料或異質材料在工藝條件下，能夠焊接形成完整接頭并滿足預期使用要求的能力。包括兩個含義:一是結合性能，指材料在焊接中形成焊接缺陷的敏感性；二是使用性能，指焊接接頭在一定使用條件下可靠運行的能力。304不銹鋼管具有良好的綜合性能，其焊接性主要取決于焊接熱循環，硫、磷等雜質及焊縫中合金元素的含量。

1、焊接接頭的腐蝕性
304管材腐蝕主要包括兩種：晶間腐蝕和應力腐蝕。其中晶間腐蝕是焊接接頭在特定的腐蝕介質中沿晶粒邊界發生的腐蝕現象（如圖1a)。一般認為其腐蝕機理是貧鉻理論。不銹鋼接頭的焊縫及熱影響敏化區這兩個部位最易出現品間腐蝕,遭受晶間腐蝕的接頭由于晶粒間已失去聯系，在受到應力時幾乎完全喪失強度，往往造成不銹鋼焊接結構件的突然破壞,危害性極大。
應力腐蝕是接頭在應力和腐蝕介質共同作用下發生的低應力脆性開裂的現象（如圖1b)。由于304不銹鋼焊管的熱脹系數高,焊后往往產生較大的殘余應力。奧氏體不銹鋼對含有氯離子的溶液較敏感，一般易發生應力腐蝕，但專家模擬了奧氏體鋼在海水條件下的應力腐蝕,發現NaCl溶液的濃度在3.5%和26.5%下，對材料SCC敏感性無明顯影響。這可能是因為18-8不銹鋼制品管的應力腐蝕裂紋不僅與溶液中氯離子的濃度有關，還與其溶液中氧含量有關。

2、焊接接頭的熱裂紋
一般材料的合金化程度越高，焊接時越容易產生熱裂紋。接頭最常見的是焊縫凝固裂紋。304的熱導率小而線脹系數大，在焊接局部加熱及冷卻的條件下接頭易形成較大的拉應力，是熱裂紋產生的必要條件。
其次，304不銹鋼管焊接時易形成方向性很強的柱狀晶組織，并在凝固結晶后期由于硫、磷等雜質形成的低熔點液態薄膜割裂了晶粒之間的聯系，冷卻收縮時增加了接頭的熱裂傾向。但304鋼管中少量鐵素體的存在對抑制熱裂紋的產生是有利的。因為鐵素體在焊縫中呈孤島狀，起到打亂結晶方向的作用，同時少量的鐵素體能溶解雜質以減少偏析。

3、焊接接頭的脆化
不銹鋼管接頭的脆化主要包括σ相析出脆化和低溫脆化。其中σ相脆化是指焊件在經受一定時間的高溫加熱后在焊縫中析出脆性的σ相，導致整個接頭脆化及塑韌性降低的現象。低溫脆化是指焊縫組織中鐵素體δ相的存在惡化了材料的低溫韌性。
故304不銹鋼管焊縫組織應盡量為單一的γ相，避免出現δ相。但從抗熱裂性出發，要求焊縫金屬中含有一定量的鐵素體以形成γ+δ雙相組織(δ相可以打亂單一的相柱狀晶的方向性）。因此促進焊縫單相γ組織的獲得，控制鐵素體的形成或減少δ相的析出對于改善接頭的低溫韌性有重要作用。對于高溫工作的接頭，抑制δ→σ或γ→σ的轉變均可控制接頭的σ相析出脆化。