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电子束焊工艺对304不锈钢焊缝的抗晶间腐蚀性能影响

发布时间:2018-05-04 14:09 作者:互联网 来源:
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不锈钢因为Cr、Ni等元素的加入,在表面形成一层比较致密的氧化膜,这种氧化膜在很多环境中都比较稳定,使得不锈钢有很好的耐蚀性。304不锈钢是目前市场上使用最广泛的一种奥氏体不锈钢,它有良好的耐蚀性、耐热性及
不锈钢因为Cr、Ni等元素的加入,在表面形成一层比较致密的氧化膜,这种氧化膜在很多环境中都比较稳定,使得不锈有很好的耐蚀性。304不锈钢是目前市场上使用最广泛的一种奥氏体不锈钢,它有良好的耐蚀性、耐性及加工性能。但是304不锈钢在450~850℃的敏化区间容易发生晶间腐蚀。比较常见的金属材料的焊接方法有电阻焊摩擦焊、氩弧焊以及电子束焊等。其中电子束焊具有焊缝窄,热影响区相对较小,深宽比大,焊接能量密度高及工艺参数稳定、易控制等优点。电子束焊已经被应用于对焊接工艺稳定性、加工精度以及表面完整性要求较高的航空、航天、核能及国防工业中。国内对304不锈钢晶间腐蚀的研究有很多,但是对核电站反应堆内304不锈钢焊缝晶间腐蚀的研究相对较少。据报道,有些超超临界锅炉在试水压阶段就发生过焊缝的晶间腐蚀。因此,研究304不锈钢焊缝的晶间腐蚀对核电站的建设和发展具有重要的意义。上海核工程研究设计院研究人员对304不锈钢进行了电子束焊接,通过相和X射线衍射分析了焊缝的相与组织,通过极化曲线评价了304不锈钢电子束焊缝的腐蚀情况,通过电化学动电位再活化法定量评价了304不锈钢电子束焊缝的晶间腐蚀敏感性,为304不锈钢电子束焊接工艺的改善提供了参考。焊接母材采用商用304不锈钢,焊接采用Φ2.0ER308L不锈钢焊丝。304不锈钢及ER308L焊丝的化学成分采用SPECTROMAXxLMM16直读光谱仪测得,结果见表1。采用不填丝电子束焊对304不锈钢进行焊接。表1 304不锈钢及ER308L焊丝的化学成分(%)                          
材料 C Mn Si P S Ni Cr
304不锈钢 0.050 1.80 0.26 0.018 0.002 9.36 19.60
ER308L 0.158 1.70 0.42 0.010 0.001 9.80 19.88

 试验结果表明:    (1)采用3种不同的电子束焊工艺焊接的304不锈钢焊缝为铸态组织,组织形态为胞状枝晶,有沿晶界成网状分布的晶界腐蚀沟。添加熔入性焊丝的焊缝的晶粒尺寸最小,且析出量最少。    (2)从极化曲线中可以看出,减小热输入和添加熔入性焊丝都能提高电子束焊缝的耐蚀性,且添加熔入性焊丝的焊缝耐蚀性最好。    (3)添加熔入性焊丝后,焊缝的敏化度显著降低,晶间腐蚀减弱。减小真空电子束焊的热输入量也能够降低焊缝的敏化度,但是效果不如添加融入性焊丝的效果显著。(余冶) 

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