超级奥氏体不锈钢254SMo焊接热模拟组织及耐蚀性研究

发布时间：2020-03-19 08:14

【摘要】：254SMo是一种Cr、Ni、Mo含量较高的超低碳奥氏体不锈钢,具有优越的耐点蚀、耐缝隙腐蚀、耐晶间腐蚀和应力腐蚀性,同时其综合力学性能优良,因此,在废气处理、石油平台、海水淡化、烟气脱硫等行业中得到了广泛的应用。合金含量较高的254SMo在焊接过程中,热影响区奥氏体晶粒容易长大,同时Mo元素含量较高会促进析出相的产生,进而对其力学性能和耐蚀性能产生影响。目前国内外对于254SMo固溶和时效处理对析出相的产生已经做了大量研究,但是对254SMo焊接热影响区组织性能、力学性能及耐蚀性能之间的关系还没有系统的研究。本文利用Gleeble-3800对254SMo焊接热影响区组织进行模拟,通过对热模拟试样的性能分析,选取合适的焊接热输入进行焊条电弧焊接试验。研究结果有望为优化实际焊接工艺参数提供理论依据。首先,采用Gleeble-3800对254SMo不锈钢的热影响区进行热模拟试验,通过光学显微镜、扫描电镜、硬度测试仪等技术手段分析热输入及热循环次数对焊接热影响区组织、析出相及显微硬度的影响规律。试验结果表明,随着热输入的增大和焊接道次的增加热影响区组织晶粒发生明显的长大,且析出相χ相逐渐增多;热影响区组织显微硬度与晶粒粗化和χ相的析出有关,随着热输入的增大,晶粒粗化,显微硬度下降,随着析出相的增多,显微硬度升高。然后,通过动电位极化试验和双环电化学动电位再活化试验对热模拟试样的耐点蚀和耐晶间腐蚀性能进行研究。研究结果表明,随着热输入的增大,击穿电位E_b减小,热影响区的耐点蚀性能下降;当焊接道数为三道时,随着热输入的增大,再活化率先增大后减小,耐晶间腐蚀性先下降后增强,当热输入为2.5kJ/mm时,再活化率达到4.79%,所以在实际焊接时热输入建议选取在1.5kJ/mm左右。最后,根据热模拟试验得到的组织、析出相、显微硬度及耐蚀性变化规律,选取1.5kJ/mm左右的热输入进行实际SMAW焊接试验,并对实际焊接热影响区的组织、析出相和力学性能进行研究。试验结果表明,随着热输入增大,热影响区组织晶粒发生明显长大,且在热输入为1.61kJ/mm时,热影响区发现有χ相的产生,与热模拟试验得到的结果基本一致。当焊接热输入为1.46 kJ/mm时,焊接接头的综合力学性能优良,且在该热输入下晶粒尺寸较均匀,未见明显析出相的产生。因此,实际SMAW焊接生产中焊接热输入建议选在1.46 kJ/mm左右。
【图文】：

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Ni 基焊接材料也是预防点蚀的有效措施。不锈钢的耐晶间腐蚀性晶界周围出现的一种有选择性的腐蚀现象，金属一失去了相互之间的作用，，在敲击时将会失去金属的与其晶界贫铬有关系[51]。对于晶间腐蚀的理论解释一种是由于晶间杂质偏析或第二相选择性溶解造成的时候就已经对晶间腐蚀做出了理论阐述，现在大晶间腐蚀的发生是因为在晶界处会产生了一种或几处的某种元素明显降低，对于奥氏体不锈钢而言就。奥氏体不锈钢沿晶界析出 Cr23C6及晶间腐蚀的原详细的分析焊接高温停留时间、冷却速度、钢中碳的影响规律，并对焊接工艺做出合理的规范。对腐蚀，尽量采取小热输入、快速焊接过程来减少其

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不锈钢 254SMo 简介锈钢 254SMo 的化学成分和微观组织Avesta钢铁有限公司于1976年研制出一种主级奥氏体不锈钢，因其含有氮，使其拥有很力当量 PREN 在 40 以上，因此广泛应用于烟重要领域。该钢种已经被列入多个国家标准上广泛应用和认可的，表 1.4 是美国标准 AS分[54]，254SMo 的组织是稳定的纯奥氏体结构表 1.4 UNS31254 的化学成分（质量分数，%）.1.4 Chemical composition of UNS31254 (mass fractiS Cr Ni Mo ≤0.01 19.5～20.5 17.5～18.5 6.0～6.5
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG457.11

【参考文献】