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316L不锈钢样品焊接截面腐蚀分析报告

来源:至德钢业 日期:2019-12-07 03:28:10 人气:80

   浙江至德钢业有限公司研究人员给出了316L不锈钢腐蚀焊缝截面形貌。在图中没有发现明显的腐蚀疏松层,在图中发现焊缝区的近表层有一条明显的分界线,分界线左侧是厚度不一的腐蚀疏松层,最大厚度约为22.89μm。此外,利用EDS对不同温度的腐蚀样品焊缝区截面进行线扫分析,焊缝截面的元素浓度变化情况分别如图所示。分析图发现样品焊缝截面的Fe、Cr和Ni元素浓度随着表层深度增加先迅速增加后保持不变。这说明腐蚀过程中焊缝表层的合金元素溶解渗透进入液态锂中,根据元素浓度变化趋势可知温度为450℃和560℃的焊缝区腐蚀深度分别约为2.0μm和6.0μm。图6(c-1)给出了腐蚀温度为720℃时焊缝截面的EDS扫描结果,观察发现随着焊缝的表层深度增加,Fe的浓度逐渐增加至不变,但Cr和Ni浓度先增加再减少再增加最后保持不变。这说明腐蚀疏松层的主要成分是Cr和Ni,焊缝区的腐蚀层厚度约是20.0μm,与失重法估算的样品平均腐蚀深度1.31μm、6.04μm和10.21μm保持在同一个数量级。在腐蚀过程中Li吸附在316L不锈钢焊缝表面并形成,通过反应扩散机理使与样品焊缝区表层的合金元素发生化学反应形成碳化物,并沉积在焊缝表面,这些腐蚀产物堆积会减缓样品的腐蚀,当与腐蚀形成的碳化物发生反应使其溶解于液态锂中,Li将与焊缝更深层区域的合金元素进行质量交换,H杂质间接加速了316L不锈钢焊缝在液态锂中的腐蚀。随着腐蚀的进行,焊缝表面的合金元素被溶解进入液态锂中,同时也被耦合渗透进入焊缝表层。


  图表示腐蚀温度为450℃、560℃和720℃的样品表面的维氏硬度变化情况。腐蚀焊缝区维氏硬度分别约为HV114.05、HV98.52和HV91.65。母材区的维氏硬度分别约为HV125.68、HV111.81和HV105.81。分析发现腐蚀温度越高,316L不锈钢样品表面的维氏硬度值越低,说明样品表面的腐蚀越严重。在相同腐蚀温度条件下,样品的焊缝区的硬度值均小于母材区,说明焊缝区比母材区更易被腐蚀。同时也发现焊缝区的中心位置硬度最小(HV110.11、HV93.51、HV84.95),这是因为样品自熔焊接工艺所致。奥氏体是碳溶解在γ-Fe中的间隙固溶体,保持着γ-Fe的面心立方晶格结构。但316L奥氏体不锈钢在含H杂质的液态锂中高温腐蚀过程中发生相变(γ-Fe→Fe3C+α-Fe)。铁素体是碳溶解在α-Fe的固溶体,它属于体心立方晶格。在高温腐蚀过程中样品表面的部分碳将以碳化物的形式被溶解进入液态锂中,导致样品表面的强度和硬度明显降低。


  在450℃、560℃和720℃的腐蚀温度下,带焊缝的316L不锈钢样品的平均腐蚀速率分别为2.38、1.10和1.86,等价的平均腐蚀深度分别为1.31μm、6.04μm和10.21μm。结合SEM/EDS和XRD分析了450℃、560℃和720℃腐蚀焊缝表面形貌和成分变化,在对应焊缝表面分别发现了晶界腐蚀、大量致密的尺寸为1~2μm的碳化物和少量尺寸为10~20μm的“类尖晶石”结构的碳化物,仅在720℃的腐蚀焊缝截面发现了明显的腐蚀相变层。碳化物颗粒数量减少的原因可能是杂质H与腐蚀产物的化学反应产物溶解在液态锂中或清洗时被冲洗掉。腐蚀温度为450℃、560℃和720℃时,焊缝区的平均维氏硬度分别为HV114.05、HV98.52和HV91.65。316L不锈钢母材区的平均维氏硬度分别为HV125.68、HV111.81和HV105.81。在相同腐蚀条件下,316L不锈钢样品的焊缝区的硬度值均小于母材区,焊缝区比母材区更易被腐蚀,腐蚀过程中样品焊缝区的力学性能明显下降。


本文标签:316L不锈钢 

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