晶间工程对提高304不锈钢管焊接热影响区耐晶间腐蚀性能的影响

奥氏体不锈钢管因其优异的综合性能而广泛应用于石油、化工、航空航天和核工业。 [1]由于在腐蚀环境中长期工作，要求有足够的强度，耐腐蚀性能好，但奥氏体不锈钢管在焊接过程中，热影响区的热影响区（HAZ）的某些区域（ HAZ)升高或降低加热温度(600~1000).)，易发生晶界析出的Cr碳化物在晶界附近形成贫Cr区，造成严重的晶间腐蚀[1-6]。衰变区）[4~6] 可降低奥氏体不锈钢管中的C含量以缓解敏化问题，可用304L低碳不锈钢管代替一般304不锈钢管或合金元素。可以添加Ti 和Nb 以形成碳化物以稳定元素C不锈钢焊管。

1984年Watanable[7]提出晶界设计的概念后，1990年代形成了“晶界工程（GBE）”的研究领域。通过适当的变形和退火工艺，可以显着改善低CSL。 （共位点晶格，低CSL表示29） 材料的晶界比、分布优化以及与晶界改善相关的材料的各种性能[9~11] GBE处理工艺为镍基合金、铅-基合金[15,16] ] 和奥氏体不锈钢管。

304不锈钢管是一种低层合故障能fcc金属材料，采用GBE法可以提高材料的低CSL晶界比，抑制碳化物析出，提高抗晶间腐蚀能力。 [19]研究了304不锈钢管变形和退火处理后不同晶界特性分布的结果，发现冷轧变形（6%~10%）加900热处理工艺较小。长期退火（24-96 小时）可以显着增强低CSL 晶体Shi-mada 等人[20] 5%冷轧304不锈钢管在927退火72小时后，低CSL晶界比超过80%（布兰登标准[21]），晶间腐蚀率下降约75%。中提到的提高304不锈钢管低CSL晶界比过程中退火温度的研究报告数量与固溶热处理温度不匹配，在实际工业应用中，一般需要获得满意的力学性能和耐腐蚀性能。材料成型后，304不锈钢管必须进行固溶热处理，有时：稳定和时效处理该课题组[17,18]的前期工作是研究固溶处理温度下的冷变形和退火以改进304不锈钢，展示管子CSL晶界比低的工艺方法和机理。 GBE处理可以提高304不锈钢管的低CSL晶界比，形成大规模的“3n取向相关晶粒簇”微观结构。由于退火温度与固溶温度一致，工艺是通过晶间工程焊接304不锈钢管，研究晶间网的特殊结构，提高304不锈钢管的焊接热腐蚀。受影响区域的阻力。

1 实验方法

实验所用304不锈钢管的化学成分（质量分数，%）为：Cr18.31、Ni8.75、Mn1.18、Si0.58、C0.08、Fe余量。不锈钢管加工至100mm线切割（长）40mm（宽）6mm（厚）尺寸后，50%冷轧，1100保温60分钟，立即水淬得到溶液热处理样品。去。原材料在1100冷轧50%后，固溶热处理20分钟，然后GBE处理（5%室温拉伸应变，1100退火30分钟，水淬）B表1所示样品处理过程给出。

不。 400，没有。 1000，没有。用2000砂纸依次对退火后的样品表面进行抛光和机械抛光后，采用电抛光制备满足电子背散射衍射（EBSD）要求的样品表面。使用配备：20%HClO4+80%CH3COOH（体积分数）的电解抛光溶液的CamScanApollo-300 热变送器扫描电子显微镜(SEM)，抛光电压为40 V DC，时间约为2 分钟HKL。 – EBSD系统对样品表面进行电解抛光，逐行扫描点，扫描步长为4m，在材料表面的扫描区域找到每个点的取向，晶界两侧的晶粒由晶粒取向的差异决定，本研究采用Palumbo-Aust标准：max=15o-5/6。 （实验和标准几何意义中的CSL 取向关系） 为确定晶界类型，HKL-Channel5 软件自动计算不同类型的晶界长度百分比。钨极气体保护焊(GTA-W) 焊接样品。用试样A和试样B进行试验，保证相同的焊接速度，只进行一次焊接，不使用焊料，避免杂质如图图1为相对焊接连接，速度约为6cm/min ，试样焊接后，在空气中冷却，用线切割去除试样焊缝及周围区域，焊接试样用表面10%HNO3+3%HF+87%H2O（体积分数）的溶液处理). 蚀刻后，通过焊接试样在焊接后的试样焊接面上观察不同区域的微观结构。金相显微镜(OM) 样品焊缝表面经过电抛光，并使用EBSD 测试获得不同区域的定向成像显微镜(OIM) 图像通过焊缝样品和样品A 的显微组织表征以及相应的样品发现HAZ 敏化区域的位置分别去除了样品B 的HAZ 敏感性。面积（分别显示为AW 和BW 样品），样品尺寸10mm x 5mm x 3mm，抛光后，晶间腐蚀测试和电化学动态电位再激活（EPR）测试使用与金相蚀刻相同的蚀刻溶液在室温下进行晶间腐蚀试验悬挂试样，浸入蚀刻液中，试样两面均暴露在蚀刻液中，每隔一定时间取出试样，洗净，称重（精度0.1mg），观察试样表面形状使用金相显微镜和扫描电镜，在腐蚀期的前12 小时内，每3 小时取出样品，清洗并称重一次，每12 小时后，取出样品，清洗，称重，浸泡共96 小时。样品[23-27]使用的测试仪是Zannium电化学工作站，EPR法利用不锈钢管和钝化膜的钝化和再活化性能。体内合金元素的含量和膜的性能与这些性能有关，通过测量样品在特定电解质（0.5mol/LH2SO4+0.01mol/LKSCN）中的再活化极化曲线，再活化率取决于样品的灵敏度，由于灵敏度反映了样品的耐晶间腐蚀性能，所以再活化率大的样品灵敏度高，灵敏度高。抗晶间腐蚀能力差本实验分别比较和测试样品AW 和BW 的焊料表面和焊料横截面。为1 mV/s。