316L不锈钢

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固溶处理对316L不锈钢焊缝耐高速流液态LBE腐蚀性能的影响

来源:不锈钢管规格发布:2020-05-09 20:51:01类别:不锈钢型材价格

本章通过对比固溶处理前后试样的受腐蚀情况,研究固溶处理对316L不锈钢焊缝耐高速流液态LBE腐蚀性能的影响。

316L不锈钢虽然有良好的焊接性,但是焊接过程中凝固形成的铸态组织化学成分分布不均(尤其是贫铬和碳化物的出现),晶粒粗大(存在枝晶偏析),产生热裂纹和较大的焊接应力等问题,导致焊缝区域耐腐蚀性能大大降低[89]。因此本节采用固溶处理[88],根据文献[90]选用的具体方案为:将316L不锈钢焊缝加热至1050℃并保温半小时,取出后水冷至室温(固溶处理焊缝编号为试样14,选择同等情况下未固溶处理焊缝作为比照,即为3.1章节中的试样4)。本试验温度为550℃,时间为500h,液态LBE与试样的相对流速为2.98m/s(根据3.2.4章节,此相对流速下腐蚀过程中的磨损腐蚀起主导作用,溶解和氧化腐蚀遭到一定程度的削弱)。

固溶处理对焊缝耐腐蚀性能的影响图5.5为腐蚀前316L不锈钢焊缝固溶处理前后的金相图。由图可知,未固溶处理的焊缝组织不均匀,主要为柱状形态分布的奥氏体,残留铁素体则横切过奥氏体柱状晶生长方向呈断续的骨架状分布;固溶处理后的焊缝为柱状分布的奥氏体,大部分的铁素体都固溶于奥氏体中,组织更加的均匀,减少液态LBE腐蚀时的薄弱区域。

试样14的内氧化层厚度(5μm)小于试样7的内氧化层(6.6μm),即固溶处理后焊缝的腐蚀深度较浅,耐腐蚀性能更好。根据图5.5的金相分析可知:固溶处理使基体内的碳化物和γ相溶解,原本不均匀的焊缝组织的变得均匀化,内部缺陷减少并消除焊接和冷热加工时产生的应力。根据文献[91,92],腐蚀过程中Cr通过晶界作为迁移的快速通道,均匀化的固溶体让Cr从晶内向晶界迁移速率基本一致,即可同时间在晶界处形成内氧化层组成物,致密且均匀。但没有大量的裂纹、空位等内部缺陷为PbBiO提供便捷通道,即腐蚀渗透慢,优先氧化区域大大减少,从而无法形成足够大的元素浓度差来诱发腐蚀的进一步进行,元素渗透只能缓慢均匀的进行。同时在2.98m/s的相对流速下,腐蚀过程的磨损腐蚀作用大于溶解和氧化腐蚀,溶解和氧化腐蚀作用因为统一致密的内氧化层的而得到一定程度的弱化。因此,试样14在形成氧化层时大部分元素迁移很缓慢,内外氧化层厚度增长缓慢,内氧化层厚度小于试样4的内氧化层厚度,耐腐蚀性能得到提高。另一方面,因为内部缺陷减少和残余应力的消除,使内外氧化层以及内氧化层和基体不会因为滑移出现大规模的裂纹,减缓氧化层的剥落,从而提高焊缝的耐腐蚀性能。而试样14出现内氧化层厚度(5μm)大于外氧化层(4.1μm)是因为内外氧化层增长缓慢的同时磨损腐蚀依旧很剧烈,所以出现外氧化层形成速率低于剥落速率,即出现内氧化层厚度大于外氧化层的情况。

本章主要研究了固溶处理对316L不锈钢焊缝耐高速流液态LBE腐蚀性能的影响,主要结论如下:

1)固溶处理后试样腐蚀后表面都生成了符合腐蚀机理的双氧化层,外氧化层主要由Fe3O4PbFe4O7组成,内氧化层主要由FeCr2O4组成。

2)固溶处理后试样表面受腐蚀情况较未固溶处理试样好,形成的氧化层比较连续且均匀,铅铋渗透少,耐腐蚀性能更好。

3)固溶处理对焊缝耐腐蚀性能的影响主要表现在组织改善上。固溶处理均匀化焊缝组织,减少元素迁移的便捷通道和能优先氧化的薄弱区域,使内外氧化层的增长只能缓慢均匀的进行,所以形成的双氧化层连续均匀,基本没有裂纹的出现。其内氧化层厚度仅为5μm,表现出良好的耐腐蚀性能。

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