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奥氏体不锈钢紧固件需要焊后热处理 日期:2019.04.19

对321、347奥氏体紧固件进行焊后热处理的目的。一是析出稳定元素(Ti、Nb)的碳化物,以减少Cr碳化物的析出,防止晶间腐蚀;二是消除应力,防止应力腐蚀。

  焊后的奥氏体不锈钢紧固件发生晶间腐蚀的条件是:工作温度在敏化区间,介质有腐蚀性。321奥氏体不锈钢中的TiC与347奥氏体不锈钢中的NbC相比,更容易溶解,321奥氏体不锈钢焊接后,如果在某些腐蚀介质中工作,必须进行稳定化处理。

  关于奥氏体不锈钢的敏化温度,一般认为是500~800℃,但长时间工作,此温度还会降低。

  表1  奥氏体不锈钢紧固件最高推荐操作温度 ℃

钢材类别

最高推荐操作温度 ℃

焊后直接使用

焊后稳定化热处理

304L/304/304H

371~399℃

/

316L/316

399℃

/

321

399~427℃

441~454℃

347/347H

427~454℃

454~583℃

  表2       部分奥氏体不锈钢敏化温度范围 ℃

奥氏体不锈钢材类别

敏化温度范围

304L/304/

370~815℃

316L/

370~815℃

304H

370~815℃

316H

370~815℃

321

400~815℃

347

400~815℃

  国内石化工程、油田管道、核电工程等设计,设计温度大于350℃时,一般要求对347、321奥氏体不锈钢进行稳定化处理。

  典型的奥氏体不锈钢应力腐蚀是连多硫酸(H2SnO6,N=2~6)应力腐蚀。消除应力是防止应力腐蚀的有效方法,但一般奥氏体不锈钢的消除应力温度与敏化温度重合,因此消除应力热处理温度与稳定化处理温度相同,这样既消除了残余应力又防止连多硫酸的应力腐蚀。

  321、347奥氏体不锈钢在一定的使用条件下,设计倾向于进行稳定化热处理,当存在连多硫酸应力腐蚀风险时,可以采用稳定化处理来提高抗敏化性。是否发生连多硫酸应力腐蚀或者发生敏化,与很多因素有关,如含碳量、操作环境(温度、介质)、暴露时间、焊接工艺等,因此,决定是否进行稳定化处理时,应该充分论证。

  目前,对奥氏体不锈钢只要在均温温度能够达到稳定化温度就可以,但是由于加热温度高,奥氏体不锈钢紧固件安装后,装备机件整体不锈钢传热慢,现场操作难度很大,必须精心控制。

  稳定化热处理保持温度,应该在Cr23C6溶解温度之上、TiC、NbC的析出温度之间;SH/T3523-2009标准中规定为850~900℃,保温温度主要考虑TiC、NbC的析出,应力消除效果主要是温度的函数,与时间关系较小。SH/T3523-2009标准中规定为1~4h。值得注意的是,稳定化热处理时间不能超过4h,尽可能地减少形成σ 脆性相的数量。

  321、347奥氏体不锈钢紧固件焊接后稳定化热处理,主要是为了防止晶间敏化而引起的连多硫酸的应力腐蚀,晶间敏化的不锈钢对这种腐蚀敏感。当决定不锈钢需要进行焊后热处理时,从热处理准备到热处理工艺选择,应根据相关标准及设计要求仔细控制。