O aço inoxidável austenítico tem boa resistência à corrosão porque contém alto teor de cromo e pode formar um filme denso de óxido.
Quando Cr18% e Ni8% estão contidos, uma única estrutura austenítica pode ser obtida. Portanto, o aço inoxidável austenítico tem boa resistência à corrosão, plasticidade, desempenho em altas temperaturas e desempenho de soldagem.
No entanto, sob diferentes condições de trabalho, as juntas soldadas de aço inoxidável austenítico frequentemente enfrentam alguns problemas especiais, que são fáceis de causar defeitos de construção, como corrosão intergranular, corrosão sob tensão, corrosão em faca, trinca a quente na soldagem, fragilização da fase α e assim por diante.
01. Análise de corrosão de juntas soldadas
Corrosão intergranular de juntas soldadas
A corrosão intergranular é um dos problemas de corrosão mais importantes do aço inoxidável austenítico. Uma vez que ocorre a corrosão intergranular, sua resistência é quase perdida quando é grave, e a fratura intergranular ocorrerá quando determinada tensão for aplicada.
A principal causa da corrosão intergranular da junta soldada de aço inoxidável austenítico é a precipitação de carboneto de cromo.
Quando o aço inoxidável austenítico é sensibilizado na faixa de temperatura de 500 ~ 800 ℃, a taxa de difusão do carbono da solução sólida supersaturada até o limite do grão é mais rápida do que a do cromo.
Perto do limite de grão, o carboneto (Cr, Fe) 23c6 é sintetizado com cromo e precipitado no limite de grão, formando o fenômeno de deficiência de cromo próximo ao limite de grão.
Quando o teor de cromo nesta área diminui abaixo do teor limite necessário para passivação (w (CR) 12,5%), a corrosão nesta área será acelerada e a corrosão intergranular será formada.
A corrosão intergranular na zona de temperatura de sensibilização da zona afetada pelo calor ocorre na faixa de temperatura de pico de aquecimento de 600 ~ 1000 ℃ na zona afetada pelo calor.
A razão para a corrosão intergranular ainda é a precipitação de carboneto de cromo no limite do grão da austenita.
As principais medidas preventivas para reduzir e prevenir a corrosão intergranular incluem:
① Adote medidas de processo, como especificações pequenas (corrente pequena, velocidade de soldagem grande) e soldagem multipassagem;
② Tente reduzir o teor de carbono no metal base e nos materiais de soldagem, e use materiais de soldagem com teor de C inferior a 0,03%;
③ A solda é alterada de fase única de austenita para fase dupla de austenita mais ferrita. A taxa de difusão do Cr na ferrita é mais rápida do que na austenita.
Portanto, o cromo se difunde mais rapidamente para o limite de grão na ferrita, o que reduz o fenômeno de deficiência de cromo no limite de grão da austenita;
④ Adicionar Ti, Nb e outros elementos com maior afinidade com o carbono do que o cromo ao aço e aos materiais de soldagem pode formar compostos estáveis com o carbono, de modo a evitar a deficiência de cromo no limite do grão da austenita.
Corrosão sob tensão de juntas soldadas
A corrosão sob tensão do aço inoxidável é o comportamento de corrosão mais prejudicial.
Não há deformação ao rachar.
Os acidentes são muitas vezes repentinos e as consequências são graves.
Existem muitos fatores que afetam a corrosão sob tensão do aço inoxidável sob condições de serviço, incluindo composição, estrutura e estado do aço, tipo de meio, temperatura, concentração, propriedades de tensão, tamanho e características estruturais.
As medidas para reduzir e prevenir a corrosão sob tensão incluem principalmente:
① Evite montagem forte, impacto mecânico e queimadura de arco e reduza a deformação e o estresse no trabalho a frio;
② Controle rigorosamente as impurezas do meio e do meio ambiente (especialmente cloreto, flúor, etc.);
③ Seleção razoável de material (metal base e material de soldagem): evite o engrossamento dos grãos e a estrutura de martensita endurecida;
④ A solda está bem formada sem qualquer concentração de tensão (como rebaixo);
⑤ Organize razoavelmente a sequência de soldagem para reduzir o estresse;
⑥ Tratamento anticorrosivo: adicione inibidor de corrosão no revestimento, forro ou proteção catódica.
02. Análise de sensibilidade à trinca térmica de juntas soldadas
A trinca a quente do aço inoxidável austenítico é principalmente a trinca cristalina, que é produzida durante a solidificação do metal de solda e do metal líquido.
Neste momento, existe cristal primário na eutética do ponto de fusão, principalmente entre os dendritos. Existem três causas principais:
① S, P e C formam eutéticos de baixo ponto de fusão com Ni (por exemplo, o ponto de fusão de NIS + Ni é 644 ℃) para enfraquecer a resistência do limite do grão;
② O aço inoxidável austenítico possui grande distância entre liquidus e solidus, longo tempo de cristalização, forte direcionalidade dendrítica e fácil segregação de elementos de impureza;
③ O aço possui pequena condutividade térmica e grande coeficiente de expansão linear, o que é fácil de produzir tensão.
As principais medidas para evitar trincas a quente na soldagem incluem:
① Controlar rigorosamente o teor de enxofre e fósforo no metal base e no material de soldagem;
② A estrutura duplex de cerca de 5% de ferrita é produzida na solda, o que perturba a direção do cristal colunar de austenita;
③ Medidas tecnológicas: utilizar eletrodo alcalino e especificações pequenas (baixa corrente, soldagem rápida) para evitar trincas térmicas.
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03. Controle do teor de ferrita em juntas soldadas
O teor de ferrita no metal de solda do aço austenítico não está apenas relacionado à formação de fragilização da fase α (σ) e resistência térmica, mas também afeta diretamente a resistência à trinca a quente da junta.
Depois que a peça de trabalho for aquecida em alta temperatura por um certo tempo, a frágil fase σ precipitará.
Quanto maior o tempo de aquecimento, maior será o tempo de residência em alta temperatura e maior será a precipitação, o que afetará seriamente as propriedades mecânicas da junta.
Do ponto de vista da resistência à trinca térmica, uma certa quantidade de ferrita é necessária no metal de solda, mas quanto menor o teor de ferrita, melhor do ponto de vista da fragilização da fase α e da resistência térmica.
Portanto, para juntas soldadas com requisitos de resistência a altas temperaturas, o teor de ferrita deve ser estritamente controlado. Em alguns casos, deve ser utilizado metal de solda austenítico.
