El acero inoxidable austenítico tiene buena resistencia a la corrosión porque contiene un alto contenido de cromo y puede formar una película densa de óxido.
Cuando están contenidos Cr18% y Ni8%, se puede obtener una estructura austenítica única. Por lo tanto, el acero inoxidable austenítico tiene buena resistencia a la corrosión, plasticidad, rendimiento a altas temperaturas y rendimiento de soldadura.
Sin embargo, en diferentes condiciones de trabajo, las uniones soldadas de acero inoxidable austenítico a menudo enfrentan algunos problemas especiales, que pueden causar fácilmente defectos de construcción, como corrosión intergranular, agrietamiento por corrosión bajo tensión, corrosión por cuchilla, agrietamiento en caliente por soldadura, fragilización de la fase α, etc. .
01. Análisis de corrosión de uniones soldadas.
Corrosión intergranular de uniones soldadas.
La corrosión intergranular es uno de los problemas de corrosión más importantes del acero inoxidable austenítico. Una vez que se produce la corrosión intergranular, su resistencia casi se pierde cuando es severa y se producirá una fractura intergranular cuando se aplica una cierta tensión.
La principal causa de la corrosión intergranular de las juntas soldadas de acero inoxidable austenítico es la precipitación de carburo de cromo.
Cuando el acero inoxidable austenítico se sensibiliza en el rango de temperatura de 500 ~ 800 ℃, la velocidad de difusión del carbono desde la solución sólida sobresaturada hasta el límite del grano es más rápida que la del cromo.
Cerca del límite de grano, el carburo (Cr, Fe) 23c6 se sintetiza con cromo y precipita en el límite de grano, formando el fenómeno de deficiencia de cromo cerca del límite de grano.
Cuando el contenido de cromo en esta área disminuye por debajo del contenido umbral requerido para la pasivación (w(CR) 12,5%), la corrosión en esta área se acelerará y se formará corrosión intergranular.
La corrosión intergranular en la zona de temperatura de sensibilización de la zona afectada por el calor ocurre en el rango de temperatura máxima de calentamiento de 600 ~ 1000 ℃ en la zona afectada por el calor.
La causa de la corrosión intergranular sigue siendo la precipitación de carburo de cromo en el límite del grano de austenita.
Las principales medidas preventivas para reducir y prevenir la corrosión intergranular incluyen:
① Adoptar medidas de proceso como especificaciones pequeñas (corriente pequeña, velocidad de soldadura grande) y soldadura de múltiples pasadas;
② Intente reducir el contenido de carbono en el metal base y los materiales de soldadura, y utilice materiales de soldadura con un contenido de C inferior al 0,03%;
③ La soldadura se cambia de austenita monofásica a austenita más ferrita de fase dual. La velocidad de difusión del Cr en ferrita es más rápida que en austenita.
Por lo tanto, el cromo se difunde más rápidamente hacia el límite de grano en la ferrita, lo que reduce el fenómeno de deficiencia de cromo en el límite de grano de la austenita;
④ Agregar Ti, Nb y otros elementos con mayor afinidad por el carbono que el cromo al acero y a los materiales de soldadura puede formar compuestos estables con el carbono, a fin de evitar la deficiencia de cromo en el límite de grano de la austenita.
Corrosión por tensión de uniones soldadas.
La corrosión bajo tensión del acero inoxidable es el comportamiento de corrosión más dañino.
No hay deformación al agrietarse.
Los accidentes suelen ser repentinos y las consecuencias graves.
Hay muchos factores que afectan el agrietamiento por corrosión bajo tensión del acero inoxidable en condiciones de servicio, incluida la composición, estructura y condición del acero, tipo de medio, temperatura, concentración, propiedades de tracción, tamaño y características estructurales.
Las medidas para reducir y prevenir el agrietamiento por corrosión bajo tensión incluyen principalmente:
① Evite ensamblajes fuertes, impactos mecánicos y quemaduras por arco, y reduzca la deformación y la tensión en el trabajo en frío;
② Controlar estrictamente las impurezas del medio ambiente y del medio ambiente (especialmente cloruro, flúor, etc.);
③ Selección razonable de materiales (metal base y material de soldadura): evite el engrosamiento del grano y la estructura de martensita endurecida;
④ La soldadura está bien formada sin ninguna concentración de tensión (como socavado);
⑤ Organizar razonablemente la secuencia de soldadura para reducir el estrés;
⑥ Tratamiento anticorrosión: agregue inhibidor de corrosión al recubrimiento, revestimiento o protección catódica.
02. Análisis de sensibilidad al agrietamiento térmico de uniones soldadas.
El craqueo en caliente del acero inoxidable austenítico es principalmente craqueo cristalino, que se produce durante la solidificación del metal de soldadura y del metal líquido.
En este momento, hay cristales primarios en el eutéctico de punto de fusión, principalmente entre las dendritas. Hay tres causas principales:
① S, P y C forman eutécticos de bajo punto de fusión con Ni (por ejemplo, el punto de fusión de NIS + Ni es 644 ℃) para debilitar la resistencia del límite de grano;
② El acero inoxidable austenítico tiene una gran distancia entre líquido y sólido, largo tiempo de cristalización, fuerte direccionalidad dendrítica y fácil segregación de elementos impuros;
③ El acero tiene una pequeña conductividad térmica y un gran coeficiente de expansión lineal, lo que facilita la producción de tensión.
Las principales medidas para evitar grietas por calor en la soldadura incluyen:
① Controlar estrictamente el contenido de azufre y fósforo en el metal base y el material de soldadura;
② En la soldadura se produce una estructura dúplex de aproximadamente un 5% de ferrita, lo que altera la dirección del cristal columnar de austenita;
③ Medidas tecnológicas: utilizar electrodo alcalino y especificaciones pequeñas (baja corriente, soldadura rápida) para evitar grietas térmicas.
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03. Control del contenido de ferrita en uniones soldadas.
El contenido de ferrita en el metal de soldadura del acero austenítico no solo está relacionado con la formación de fragilización de la fase α (σ) y resistencia térmica, sino que también afecta directamente la resistencia al agrietamiento en caliente de la junta.
Después de calentar la pieza de trabajo a alta temperatura durante un tiempo determinado, la fase σ frágil precipitará.
Cuanto mayor sea el tiempo de calentamiento, mayor será el tiempo de residencia a alta temperatura y mayor será la precipitación, lo que afectará gravemente las propiedades mecánicas de la junta.
Desde el punto de vista de la resistencia al agrietamiento térmico, se requiere una cierta cantidad de ferrita en el metal de soldadura, pero cuanto menor sea el contenido de ferrita, mejor desde el punto de vista de la fragilidad de la fase α y la resistencia térmica.
Por lo tanto, para uniones soldadas con requisitos de resistencia a altas temperaturas, el contenido de ferrita debe controlarse estrictamente. En algunos casos, se debe utilizar metal de soldadura austenítico.
