热处理对奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀的影响

许 毅 XU Yi

（1.莱芜职业技术学院，莱芜 271100；2.山东省粉末冶金重点实验室，莱芜 271100）

0 引言

奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性，因而广泛的应用于核电站设备、蒸汽发电厂及石油化工行业中。但因奥氏体不锈钢焊接接头组织发生变化而使奥氏体不锈钢容器的失效事故不断重复的发生，因此探讨不锈钢的焊接接头组织与耐腐蚀性关系显得相当重要[1～3]。

奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性下降主要是因为焊接接头的三个部位出现晶间腐蚀现象：一是焊缝区的晶间腐蚀，二是HAZ敏化区的晶间腐蚀，三是熔合区的晶间腐蚀（刀蚀）。在同一个奥氏体不锈钢焊接接头上三种晶间腐蚀并不能同时出现，这取决于焊接接头的组织与成分[4～6]。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料

焊接母材选用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9，其化学成分如表1所示；焊条采用A102，其化学成分如表2所示。

表1 1Cr18Ni9的化学成分(%)

表2 A102的化学成分(%)

1.2 实验方法

1.2.1 焊接实验

实验采用的焊接工艺参数如表3所示。

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1.2.2 热处理实验

热处理实验按表4和表5的热处理工艺参数。

表4 奥氏体不锈钢1Cr18Ni9的热处理工艺参数

表5 焊接接头的热处理工艺参数

1.2.3 电化学腐蚀实验

利用HDV-7C晶体管恒电位仪，在恒电流条件下，形成三电极电解池，在腐蚀介质为5%NaCl溶液（5gNaCl+95mlH2O）中测定金属的阳、阴极极化曲线。由阳、阴极极化曲线反向切线与初始稳定电位水平线的交点来确定腐蚀电流密度lgik，并求得金属腐蚀电流icorr。通常材料的腐蚀电流越大其腐蚀速度越快，因而材料的耐腐蚀性能就越差[7,8]。

2 实验数据与结果分析

2.1 晶粒度评定

2.1.1 母材晶粒度评定

表6 为母材晶粒度评定级别

2.1.2 焊接接头晶粒度评定

表7为奥氏体不锈钢1Cr18Ni9焊接接头晶粒度评定级别。

表7 焊接接头的晶粒度级别

2.2 极化曲线

根据电化学腐蚀实验，测得恒电流极化曲线如图1、图2所示。

图1 母材的极化曲线

图2 焊接接头的极化曲线

由极化曲线可以确定出金属试样的腐蚀电流密度lgik，并计算出腐蚀电流icorr，如表8和表9所示。

表8 1Cr18Ni9的腐蚀电流

表9 1Cr18Ni9焊接接头的腐蚀电流

从表8可见，对于母材奥氏体不锈钢1Cr18Ni9，在不同热处理后A1晶粒度最小，其腐蚀电流为255.764mA，而A0的晶粒度最大其腐蚀电流也大为8941.21mA。说明晶粒度越大材料的腐蚀速度越快。从表9可见，焊接接头的腐蚀电流变化规律较复杂，焊接接头包括热影响区、熔合区及焊缝区，而热影响区的晶粒度较小，熔合区与焊缝的晶粒度较大，因此焊接接头的腐蚀速度取决于焊接接头的熔合区和焊缝区的晶粒度。从表9数据比较B3、B0和B2，其晶粒度分别为9级、11级和12级。腐蚀电流为13.854mA、31.377mA和76.329mA。如果不计母材和热影响区的影响，由于熔合区晶粒度的状态相当，因此可以认为焊接接头的腐蚀速度只与焊缝区的晶粒度有关，晶粒度越大，腐蚀电流越大，腐蚀速度就越快，因而材料的耐腐蚀性就越差。表9数据也出现异常现象，如B1的晶粒度为11级，而B5的晶粒度为5级，其腐蚀电流分别为5.795mA和455.61mA。表明焊接接头耐腐蚀性除了与晶粒度有关外还与热处理工艺有关。

3 结束语

1）影响奥氏体不锈钢1Cr18Ni9及其焊接接头耐腐蚀性因素与奥氏体晶粒度大小有关，晶粒度越大晶粒越细小，奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀性就越差。

2）奥氏体不锈钢1Cr18Ni9采用A102焊接完以后，其焊接接头经350℃热处理后的耐腐蚀性最好。

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