304薄壁管焊接连接晶间腐蚀

       304薄壁管优异的综合性能能广泛应用在不同领域，304不锈钢具有可焊性，针对焊接连接，304不锈钢在使用过程中焊缝的晶间腐蚀一直是讨论的热点。本文就304薄壁管焊接连接晶间腐蚀产生的原因和避免方法展开讨论。        腐蚀机理
       奥氏体不锈钢在焊接状态下，焊缝热影响区温度在450℃~850℃区间时，由于碳原子活动能力加强，超过溶解度的碳原子将向晶界扩散，碳和铬结合成Cr23C6等碳化物，并沉淀于晶界。而晶粒内部铬的扩散速度相当慢，来不及向晶界补充，致使靠晶界的晶粒表层产生“贫铬”现象，使晶界金属钝化作用大大降低，从而降低了晶界的抗腐蚀能力。在腐蚀介质的作用下，最易引起晶间腐蚀。

       腐蚀条件
       由上述焊缝产生晶间腐蚀的机理，归纳奥氏体不锈钢只有在以下三个客观条件时才会产生晶间腐蚀。①在450℃~850℃的焊缝热影响区敏化温度范围内；②在敏化温度范围内缓慢冷却，从而有充分的碳原子向晶界扩散；③有腐蚀介质作用。
       如能够改变或回避这三个或其中之一的工况条件，才可以克服所谓的晶间腐蚀倾向。

       避免晶间腐蚀方法
       承插焊连接在现场施工时，针对304薄壁管，应采用小电流、快速度的施焊原则。下图所示为304不锈钢不同碳含量的时间一温度一敏化曲线，当时间在曲线右边时则发生合金的敏化，即在晶界形成了网状碳化铬。从图中可以看出，含0.062%碳的304不锈钢在750℃时3分钟就开始敏化；含有0.030%碳的304L不锈钢在595℃保持8小时才开始敏化。由于当今冶炼技术和设备的现代化，不锈钢中含碳量和其他硫、磷等杂质也大为减少，304进口材的实际碳含量在0.04%～0.06%，远低于标准规定的0.08%（国标0.07%），同样按图中的曲线，含0.04%的不锈钢，在持续50分钟后才有可能敏化。        按照晶间腐蚀机理，氩弧焊升温快，冷却也快，焊缝热影响区小，即抗晶间腐蚀的效果好，所以氩弧焊最受304薄壁管青睐的连接方式。
       对接连接的应用尽管比较普遍，并且工艺也十分成熟，但在304薄壁管手工电弧焊时，随着焊接能量的增加，焊缝晶粒粗大化，晶界贫铬层也增加，晶间腐蚀也严重。在奥氏体不锈钢的手工电弧焊时，焊接电流和焊接速度是至关重要的。在实际生产中，应在兼顾焊缝成形与工作效率的情况下，通过提高焊接速度、减少焊接电流，以维持较低线能量，目的也是为了避免敏化温度区间可能引起的不利情况。
       奥氏体不锈钢在焊接过程中，焊缝金属会析出少量的δ铁素体，这是正常现象。根据有关研究，当铁素体含量在5%~10%时，可防止热裂纹，提高抗晶间腐蚀能力。另外，δ铁素体的热膨胀系数比奥氏体小，在凝固过程中，δ铁素体的体积收缩率可在一定程度上缓和奥氏体的膨胀，故焊缝中的δ铁素体还有降低焊后残余应力的作用。当然，在控制焊接线能量的同时，也可以控制焊缝金属中铁素体的含量。        综上所述，根据晶间腐蚀机理和产生的条件，选用大钢厂304料生产的不锈钢管材，严格按照焊接安装的施工要求，采用小电流、快速度的焊接工艺评定标准，对焊拟维持较低的线能量，就可以避免焊接接头产生晶间腐蚀。

参考资料：明珠，缪德伟，裘维平—关于304薄壁管焊接连接晶间腐蚀的研究与探讨