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奧氏體不鏽鋼緊固件需要焊後熱處理 日期:2019.04.19

對321、347奧氏體緊固件進行焊後熱處理的目的。一是析出穩定元素(Ti、Nb)的碳化物,以減少Cr碳化物的析出,防止晶間腐蝕;二是消除應力,防止應力腐蝕。

  焊後的奧氏體不鏽鋼緊固件發生晶間腐蝕的條件是:工作溫度在敏化區間,介質有腐蝕性。321奧氏體不鏽鋼中的TiC與347奧氏體不鏽鋼中的NbC相比,更容易溶解,321奧氏體不鏽鋼焊接後,如果在某些腐蝕介質中工作,必須進行穩定化處理。

  關於奧氏體不鏽鋼的敏化溫度,一般認為是500~800℃,但長時間工作,此溫度還會降低。

  表1  奧氏體不鏽鋼緊固件最高推薦操作溫度 ℃

鋼材類別

最高推薦操作溫度 ℃

焊後直接使用

焊後穩定化熱處理

304L/304/304H

371~399℃

/

316L/316

399℃

/

321

399~427℃

441~454℃

347/347H

427~454℃

454~583℃

  表2       部分奧氏體不鏽鋼敏化溫度範圍 ℃

奧氏體不鏽鋼材類別

敏化溫度範圍

304L/304/

370~815℃

316L/

370~815℃

304H

370~815℃

316H

370~815℃

321

400~815℃

347

400~815℃

  國內石化工程、油田管道、核電工程等設計,設計溫度大於350℃時,一般要求對347、321奧氏體不鏽鋼進行穩定化處理。

  典型的奧氏體不鏽鋼應力腐蝕是連多硫酸(H2SnO6,N=2~6)應力腐蝕。消除應力是防止應力腐蝕的有效方法,但一般奧氏體不鏽鋼的消除應力溫度與敏化溫度重合,因此消除應力熱處理溫度與穩定化處理溫度相同,這樣既消除了殘餘應力又防止連多硫酸的應力腐蝕。

  321、347奧氏體不鏽鋼在一定的使用條件下,設計傾向於進行穩定化熱處理,當存在連多硫酸應力腐蝕風險時,可以采用穩定化處理來提高抗敏化性。是否發生連多硫酸應力腐蝕或者發生敏化,與很多因素有關,如含碳量、操作環境(溫度、介質)、暴露時間、焊接工藝等,因此,決定是否進行穩定化處理時,應該充分論證。

  目前,對奧氏體不鏽鋼隻要在均溫溫度能夠達到穩定化溫度就可以,但是由於加熱溫度高,奧氏體不鏽鋼緊固件安裝後,裝備機件整體不鏽鋼傳熱慢,現場操作難度很大,必須精心控製。

  穩定化熱處理保持溫度,應該在Cr23C6溶解溫度之上、TiC、NbC的析出溫度之間;SH/T3523-2009標準中規定為850~900℃,保溫溫度主要考慮TiC、NbC的析出,應力消除效果主要是溫度的函數,與時間關係較小。SH/T3523-2009標準中規定為1~4h。值得注意的是,穩定化熱處理時間不能超過4h,盡可能地減少形成σ 脆性相的數量。

  321、347奧氏體不鏽鋼緊固件焊接後穩定化熱處理,主要是為了防止晶間敏化而引起的連多硫酸的應力腐蝕,晶間敏化的不鏽鋼對這種腐蝕敏感。當決定不鏽鋼需要進行焊後熱處理時,從熱處理準備到熱處理工藝選擇,應根據相關標準及設計要求仔細控製。


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