SA213―TP304钢焊接接头耐晶间腐蚀性能研究

304材料焊接工艺评定抗晶间腐蚀措施
陈梅琴
【期刊名称】《石油化工建设》
【年(卷),期】2002(024)006
【摘要】@@ 1前言rn我公司前不久承接了位于外高桥地区上海乐意海运仓储有限公司304材料储罐的制作与安装.按标准规定,储罐制作前要做焊接工艺评定.焊接后的试件经外观检查、X射线探伤及机械性能试验均合格,而在随后几次晶间腐蚀试验中都不合格.经分析是由于焊工在施焊过程中,焊接工艺规范选择不当以及没有采用合适工艺措施所致.
【总页数】2页(P31,41)
【作者】陈梅琴
【作者单位】上海华谊集团建设公司,上海,200041
【正文语种】中文
【中图分类】TQ053.2
【相关文献】
1.12Cr2Mo1R＋OCr18Ni1OTi中温抗氢复合材料的焊接工艺评定 [J], 王玲;李发林;王敏
2.改善Super304H 不锈钢抗晶间腐蚀性能的途径 [J], 钟力强;朱伟恒;高岩
3.电子束焊工艺对304不锈钢焊缝的抗晶间腐蚀性能影响 [J], 王永东;钟庆东;任帅东
4.地下室混凝土工程抗裂、抗渗施工技术措施与防水材料的选择 [J], 张秀昌
5.铁尾矿渣用作半刚性路面基层材料的抗裂施工措施 [J], 王绪旺
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304不锈钢焊接接头电化学腐蚀⾏为研究摘要本⽂针对304不锈钢焊接接头分别在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm浓度的硼酸⽔溶液和3.5%的NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性能进⾏了研究，对焊接接头三个区域(母材区（BM）、热影响区（HAZ）和焊缝⾦属区(WM))的耐腐蚀性能的差异进⾏了分析；同时对焊接接头三部分在相应腐蚀介质的浸泡腐蚀中的耐腐蚀性能进⾏了对⽐分析。

为304不锈钢焊接钢结构在反应堆⽔下腐蚀环境下的使⽤提供实验数据和指导，为预防和减缓不锈钢焊接接头的腐蚀提供理论依据。

采⽤电化学⽅法研究了304不锈钢焊接接头的三个区域在室温下不同腐蚀介质中的电化学腐蚀⾏为和特征。

测得其在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm的硼酸⽔溶液和3.5%的NaCl溶液中的阳极极化曲线，通过对焊接接头三个区域的⾃腐蚀电位、⾃腐蚀电流进⾏测量和对⽐分析来评定其耐蚀能⼒。

通过分析焊缝⾦属区、热影响区和母材区在不同腐蚀溶液中的电化学特征值，可知母材区的电化学腐蚀倾向⼤于焊缝⾦属区，焊缝⾦属区的电化学腐蚀倾向⼤于热影响区，⽽焊缝⾦属区的抗电化学腐蚀能⼒好于母材区，母材区的抗电化学腐蚀能⼒好于热影响区。

通过在室温下对304不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸⽔溶液中进⾏浸泡腐蚀试验，计算其腐蚀速率和观察其腐蚀形貌并与其在相应腐蚀介质溶液中的电化学腐蚀结果做对⽐，发现其浸泡腐蚀试验的结果与电化学腐蚀试验基本保持⼀致。

关键词：304不锈钢焊接接头；电化学腐蚀⾏为；浸泡腐蚀AbstractThe electrochemical corrosion of 304 stainless steel Weld Joints had been researched in the different concentration solution Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl. The difference in corrosion resistance of three zones(（BM）、（HAZ）and (WM)) of the Weld Joints had been analysised .At the same time, the three zones of Weld Joints had been compared and analysised by the immersion corrosion test. That offers theories for precautioning and relieving the corrosion of the stainless steel Weld Joints and experimental data and guide for the using of steel structure of 304 stainless steel under the Reactor underwater corrosion environment.The electrochemical corrosion behaviors and characteristics of three zones of 304 stainless steel Weld Joints had been researched in different corrosive media by using the method of electrochemical. The anodic polarization curves of the Weld Joint in the different concentration solution Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl were measured. Througth comparing and analyzing corrosive potential、corrosive current to assess the ability of corrosion resistance. By analysis the electrochemical parameters of three zones(（BM）、（HAZ）and (WM)) in different solution,we can draw a conclusion that the ability of corrosion tendency in BM is better than WM as well as the WM’s is better than HAZ and the ability of corrosion resistance in WM is better than BM as well as the BM’s is better than HAZ.We can reach a conclusion that there are the same results between the immersion corrosion test and the electrochemical corrosion test througth adopting the immersion corrosion test at room temperature to assess the ability of corrosion resistance of the Weld Joints in different concentration solutions Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and3.5%NaCl and calculating their erosive rate and checking the corrosive macrograph meanwhile comparing with the result of the electrochemical corrosion test in different concentration solutions.Key words: welded joint of 304 stainless steel; electrochemical corrosion behavior; immersion corrosion⽬录摘要................................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II ⽬录.. (1)第⼀章绪论 (1)1.1 课题背景及研究的意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 研究的意义 (1)1.2 不锈钢的焊接性和焊接特点 (1)1.2.1 不锈钢的焊接性 (1)1.2.2 奥⽒体不锈钢的焊接特点 (2)1.3 国内外的研究现状及分析 (3)1.3.1 核电的研究现状 (3)1.3.2 ⽔下湿法焊接的研究现状 (3)1.3.3 国内外不锈钢焊接接头耐腐蚀性研究现状 (4)1.4 研究内容 (5)1.4.1 304不锈钢的耐硼酸⽔腐蚀性能研究 (5)1.4.2 304不锈钢的耐海⽔腐蚀性能研究 (5)1.5 拟采取的研究⽅法和技术路线、预期达到的⽬标 (6)1.5.1 拟采取的研究⽅法 (6)1.5.2 技术路线 (6)1.5.3 拟解决的关键性问题 (6)1.6 本章⼩结 (6)第⼆章实验材料与试验⽅法 (7)2.1 试验材料 (7)2.2 试验⽅法 (8)2.2.1 不锈钢焊接接头的电化学腐蚀试验 (8)2.2.2 电化学腐蚀倾向分析 (9)2.2.3 阳极极化曲线分析 (10)2.2.4 不锈钢焊接接头浸泡腐蚀试验 (13)2.2.5 ⾦相分析⽅法 (13)2.3 本章⼩结 (14)第三章不锈钢焊接接头的浸泡腐蚀⾏为和特征 (15)3.1 不锈钢焊接接头⾦相组织分析 (15)3.1.1 焊接接头三区域⾦相组织的基本情况 (15)3.1.2 304不锈钢焊接接头三区域⾦相组织特征分析 (16)3.2 不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸⽔溶液中的浸泡腐蚀 (17) 3.2.1 不同浓度的硼酸⽔溶液中的浸泡腐蚀及相关参数 (17)3.2.2 ⼩结 (17)第四章不锈钢焊接接头的电化学腐蚀⾏为和特征 (19)4.1 不锈钢接头在不同介质中的电位时间曲线 (19)4.1.1 实验数据 (19)4.1.2 ⼩结 (20)4.2 不锈钢接头在不同介质中的极化曲线 (22)4.2.1 实验数据 (22)4.2.2 ⼩结 (23)4.3 本章⼩结 (25)结论 (27)参考⽂献 (28)致谢 (31)第⼀章绪论1.1 课题背景及研究的意义1.1.1 课题背景核能是⼀种安全、可靠、清洁的能源，对减少温室⽓体的排放也有明显的作⽤。

为提高电站机组热效率、降低煤耗和发电成本,减少SO 2、CO 2等污染气体的排放量,世界各国均以发展大容量、高效率的超临界甚至超超临界机组为主要方向,以适应环境保护和节约能源的要求。

超超临界机组是当代火力发电厂的共同发展趋势,锅炉是火电机组的关键设备,其蒸汽参数达到26.25 MPa、600℃,这就要求开发出耐高温性能更好的耐热钢,目前,世界先进国家普遍采用的是新型细晶强韧化铁素体耐热钢和新型细晶奥氏体耐热钢,SUPER304H就属于新型细晶奥氏体耐热钢,主要应用于超超临界锅炉高温过热器、高温再热器等重要部件。

1 材料物理化学性能的分析SUPER304H钢是日本在TP304H钢中添加了3%Cu、0.4%Nb 和一定量的N开发出的新型钢种,该钢种具有极高的蠕变断裂强度,在600～650℃下的许用应力比TP304H高30%,而且组织性能和力学性能稳定,是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。

SUPER304H钢的化学成分(%)为:C 0.07～0.13,Mn ≤1.0,Si≤0.03 ,S≤0.01,P≤0.04,NI 7.5～10.5,Cr 17～19,Cu 2.5～3.5,W 1.52,Nb 0.3～0.6 ,N 0.05～0.12。

其主要力学性能为:屈服强≥235 MPa,抗拉强度≥590 MPa纵向延伸率(%)≥35硬度(HB)≤219。

SA213-SUPER304H钢的化学成分,在钢中加入适量的铜和铌,是为了提高其持久强度、持久塑性、韧性和抗腐蚀性;而对高温抗拉强度有较大影响的氮含量上限控制在0.12%,主要是考虑到运行温度下长期时效后塑性下降。

2 焊接工艺难点分析SA213-SUPER304H钢在供货状态下是单一的奥氏体组织,焊接Cr、Ni纯奥氏体钢的主要问题有三个,分别是焊接裂纹、接头腐蚀和时效脆化。

焊接纯Cr、Ni奥氏体钢容易出现高温裂纹,他们是结晶裂纹、高温液化裂纹、高温脆性裂纹。

304不锈钢焊接接头在不同应变强化下的应力腐蚀性
能研究中期报告
本研究旨在探究304不锈钢焊接接头在不同应变强化下的应力腐蚀
性能。

本期报告主要介绍了研究背景、研究方法及初步实验结果。

一、研究背景
304不锈钢焊接接头普遍用于化工、核电等领域。

由于其在使用过
程中会遭受到高温高压等长期复杂环境下的应力作用，导致应力腐蚀失效。

为了保障设备的安全性和可靠性，提高焊接接头的抗应力腐蚀能力，需要对其应力腐蚀性能进行研究。

二、研究方法
本研究选择了304不锈钢板材进行试验，采用氩弧焊法进行焊接接
头制备。

为了考察应变强化对焊接接头应力腐蚀性能的影响，使用不同
应变率的方法进行冷加工，制备出强度分别为400MPa，600MPa，
800MPa的试样。

将试样放置于3.5%NaCl溶液中，采用电化学方法测试样品的腐蚀电位和腐蚀电流密度，评价其腐蚀程度，并进行扫描电镜分析。

三、初步实验结果
初步实验结果表明，应变强化可以提高304不锈钢焊接接头的抗应
力腐蚀性能。

随着应变强化程度的增加，焊接接头的电化学腐蚀电位明
显升高，腐蚀电流密度逐渐降低。

扫描电镜观察结果表明，应变强化后
焊接接头的晶粒尺寸显著减小，结构更加致密，形成的晶界也更加均匀，从而提高了其抗应力腐蚀性能。

四、结论
本期报告介绍了本研究的研究背景、研究方法及初步实验结果，初
步发现应变强化可以提高304不锈钢焊接接头的抗应力腐蚀性能。

下一
步工作将进一步深入探究应变强化对焊接接头的微观组织结构和性能的影响，并寻找更加有效的方法来提高其抗应力腐蚀性能。

晶间腐蚀在石油石化行业的危害及防护帕德·马纳班每一个石油化工企业年度改革、更新和超过6/809的维修费用,都是由于腐蚀和废弃设备、管道及金属非金属结构更新维护造成的，腐蚀易引起恶性破坏事故,不仅会带来巨大的经济损失,而且经常会引起火灾和爆炸、伤害和灾难性的环境污染等的罪恶,并导致严重的社会后果。

腐蚀损坏,必须尽力设法避免。

因为消除腐蚀是不可能的,成功的方法是控制腐蚀,或进入是为了防止腐蚀。

因此,这些腐蚀问题已引起人们的关注来控制。

本文主要针对表面产生晶间腐蚀的危害的石油工业,并介绍了如何防止和减缓腐蚀采取的措施。

1晶间腐蚀的定义晶间腐蚀是局部腐蚀的一种，是沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的沿着或紧挨着金属的晶粒边界发生的腐蚀。

晶间腐蚀（Intergranular corrosion），又叫晶界腐蚀。

现在对晶间腐蚀的科技名词定义如下：沿着或挨着晶粒边界发生的腐蚀。

:海洋工程(1级主题);船舶腐蚀与防护(要求等级2的主题)。

由于金属部件中这一媒介溶解率远远高于粮食本体的速度从局部腐蚀溶解。

是金属强度、塑性和韧性大大降低危险的大量的腐蚀类型。

所属主题:电力(一级学科);核能(要求等级2的话题)。

沿着或挨着金属颗粒边界腐蚀。

所属属主题:机械工程(1级主题);腐蚀与防护(二级学科);腐蚀类型(三级学科)。

晶间腐蚀由微电池作用而引起局部破坏，这种局部破坏是从表面开始，沿晶界向内发展，直至整个金属由于晶界破坏而完全丧失强度,这是一种危害很大的局部腐蚀。

12晶间腐蚀发生的条件金属及其结构在其所处的环境中，许多因素往往和环境化学因素及电化学因素一起，参与和影响金属腐蚀过程。

除化学因素及金属的冶金因素（成分、金相组织和结构等）外，影响金属腐蚀的环境因素还包括：应力、振动、冲刷、摩擦与磨损等力学、机械学因素；生物学因素等。

这些因素与化学因素对腐蚀的影响，往往不是各个因素单独作用时所发生影响的简单加和，在多数情况下起着彼此相张的作用，因而，常常使腐蚀加速，造成更大的破坏性后果。

不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能的控制不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能的控制林晓云(4805工厂,上海 200135)摘要:文章介绍不锈钢焊接件焊接接头抗晶间腐蚀能力的检验方法,并对焊接接头晶间腐蚀的原因进行分析并就提高不锈钢焊件抗晶间腐蚀的能力进行探讨。

关键词:奥氏体不锈钢;焊接接头;晶间腐蚀中图分类号:U214.8 文献标识码:C 文章编号:1001-8328(2007)01-0037-03Abstract :Th is tex t ism a i n l y about t h e i n specti n g m ethod w hich is stainless stee lw e l d jo i n t anti intergranu lar corrosion .It is not only ana l y ze the reason of w eld j o int anti i n tergranular corrosi o n but also discuss the i m prove anti i n ter g ranu l a r-co rrosi o n fo r the sta i n less stee lw eldi n g part as w el.lK ey w ords :Austen ite stainless stee;l w e l d jo i n ;t i n tergranular corr osion 作者简介:林晓云(1961 ),男,山东烟台人,工程师,大学本科,主要从事材料与理化试验方面的工作。

随着科技的不断进步和船舶工业的迅猛发展,奥氏体不锈钢在船舶工业上也得到广泛的应用,近几年所建造的化学品运输船,就使用了大量的奥氏体不锈钢和奥氏体铁素体双相不锈钢。

然而奥氏体不锈钢在采用冷加工成形和焊接时对其的抗腐蚀性能往往产生不利的影响。

因此,采用不锈钢制作的产品在成形和焊接后,在不进行焊后热处理的状态下,要求母材和焊接头都应具有足够的抗腐蚀性,尤其是抗晶间腐蚀性能。

摘要本文针对304不锈钢焊接接头分别在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm浓度的硼酸水溶液和3.5%的NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性能进行了研究，对焊接接头三个区域(母材区（BM）、热影响区（HAZ）和焊缝金属区(WM))的耐腐蚀性能的差异进行了分析；同时对焊接接头三部分在相应腐蚀介质的浸泡腐蚀中的耐腐蚀性能进行了对比分析。

为304不锈钢焊接钢结构在反应堆水下腐蚀环境下的使用提供实验数据和指导，为预防和减缓不锈钢焊接接头的腐蚀提供理论依据。

采用电化学方法研究了304不锈钢焊接接头的三个区域在室温下不同腐蚀介质中的电化学腐蚀行为和特征。

测得其在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm的硼酸水溶液和3.5%的NaCl溶液中的阳极极化曲线，通过对焊接接头三个区域的自腐蚀电位、自腐蚀电流进行测量和对比分析来评定其耐蚀能力。

通过分析焊缝金属区、热影响区和母材区在不同腐蚀溶液中的电化学特征值，可知母材区的电化学腐蚀倾向大于焊缝金属区，焊缝金属区的电化学腐蚀倾向大于热影响区，而焊缝金属区的抗电化学腐蚀能力好于母材区，母材区的抗电化学腐蚀能力好于热影响区。

通过在室温下对304不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸水溶液中进行浸泡腐蚀试验，计算其腐蚀速率和观察其腐蚀形貌并与其在相应腐蚀介质溶液中的电化学腐蚀结果做对比，发现其浸泡腐蚀试验的结果与电化学腐蚀试验基本保持一致。

关键词：304不锈钢焊接接头；电化学腐蚀行为；浸泡腐蚀AbstractThe electrochemical corrosion of 304 stainless steel Weld Joints had been researched in the different concentration solution Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl. The difference in corrosion resistance of three zones(（BM）、（HAZ）and (WM)) of the Weld Joints had been analysised .At the same time, the three zones of Weld Joints had been compared and analysised by the immersion corrosion test. That offers theories for precautioning and relieving the corrosion of the stainless steel Weld Joints and experimental data and guide for the using of steel structure of 304 stainless steel under the Reactor underwater corrosion environment.The electrochemical corrosion behaviors and characteristics of three zones of 304 stainless steel Weld Joints had been researched in different corrosive media by using the method of electrochemical. The anodic polarization curves of the Weld Joint in the different concentration solution Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl were measured. Througth comparing and analyzing corrosive potential、corrosive current to assess the ability of corrosion resistance. By analysis the electrochemical parameters of three zones(（BM）、（HAZ）and (WM)) in different solution,we can draw a conclusion that the ability of corrosion tendency in BM is better than WM as well as the WM’s is better than HAZ and the ability of corrosion resistance in WM is better than BM as well as the BM’s is better than HAZ.We can reach a conclusion that there are the same results between the immersion corrosion test and the electrochemical corrosion test througth adopting the immersion corrosion test at room temperature to assess the ability of corrosion resistance of the Weld Joints in different concentration solutions Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl and calculating their erosive rate and checking the corrosive macrograph meanwhile comparing with the result of the electrochemical corrosion test in different concentration solutions.Key words: welded joint of 304 stainless steel; electrochemical corrosion behavior; immersion corrosion目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (1)第一章绪论 (1)1.1 课题背景及研究的意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 研究的意义 (1)1.2 不锈钢的焊接性和焊接特点 (1)1.2.1 不锈钢的焊接性 (1)1.2.2 奥氏体不锈钢的焊接特点 (2)1.3 国内外的研究现状及分析 (3)1.3.1 核电的研究现状 (3)1.3.2 水下湿法焊接的研究现状 (3)1.3.3 国内外不锈钢焊接接头耐腐蚀性研究现状 (4)1.4 研究内容 (5)1.4.1 304不锈钢的耐硼酸水腐蚀性能研究 (5)1.4.2 304不锈钢的耐海水腐蚀性能研究 (5)1.5 拟采取的研究方法和技术路线、预期达到的目标 (6)1.5.1 拟采取的研究方法 (6)1.5.2 技术路线 (6)1.5.3 拟解决的关键性问题 (6)1.6 本章小结 (6)第二章实验材料与试验方法 (7)2.1 试验材料 (7)2.2 试验方法 (8)2.2.1 不锈钢焊接接头的电化学腐蚀试验 (8)2.2.2 电化学腐蚀倾向分析 (9)2.2.3 阳极极化曲线分析 (10)2.2.4 不锈钢焊接接头浸泡腐蚀试验 (13)2.2.5 金相分析方法 (13)2.3 本章小结 (14)第三章不锈钢焊接接头的浸泡腐蚀行为和特征 (15)3.1 不锈钢焊接接头金相组织分析 (15)3.1.1 焊接接头三区域金相组织的基本情况 (15)3.1.2 304不锈钢焊接接头三区域金相组织特征分析 (16)3.2 不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸水溶液中的浸泡腐蚀 (17)3.2.1 不同浓度的硼酸水溶液中的浸泡腐蚀及相关参数 (17)3.2.2 小结 (17)第四章不锈钢焊接接头的电化学腐蚀行为和特征 (19)4.1 不锈钢接头在不同介质中的电位时间曲线 (19)4.1.1 实验数据 (19)4.1.2 小结 (20)4.2 不锈钢接头在不同介质中的极化曲线 (22)4.2.1 实验数据 (22)4.2.2 小结 (23)4.3 本章小结 (25)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (31)第一章绪论1.1 课题背景及研究的意义1.1.1 课题背景核能是一种安全、可靠、清洁的能源，对减少温室气体的排放也有明显的作用。

国产SA213-T24钢工艺性能研究崔玉林1，刘信诠1，贺少锋2（上海锅炉厂有限公司，上海）关键词：国产SA213-T24；冷裂纹；再热裂纹；弯管摘要：T24钢是在T22基础上开发的，具有优良的抗氧化性、抗腐蚀性及高温机械性能，主要用于超超临界锅炉水冷壁部件的制造。

本文通过一系列试验对国产T24钢的常温，高温短时机械性能，抗裂性，弯曲加工性进行分析，为国产SA213-T24的生产应用提供了有利技术支持。

0前言：德国瓦鲁瑞克-曼尼斯曼（V&M）公司在T22的基础上加入V、Ti、N、B 等元素，开发了T24新钢种。

其具有贝氏体－铁素体的显微组织，在550℃具有优良的综合性能，10万小时的持久强度高于T22，具有焊接态低硬度的特征，其抗氧化性和抗腐蚀性能都能满足长期使用要求。

对于壁厚在8mm以下的钢管，具有不需要预热和焊后热处理，且HAZ的最大硬度不会高于350HV的优点，因此对锅炉制造厂用于制造水冷壁具有很大的吸引力。

1995年以来，丹麦、德国、法国等国在超临界和超超临界锅炉的水冷壁部件使用了T24钢管。

本文要研究的SA213-T24钢是由宝山钢铁公司生产的耐热钢系列之一，宝钢公司根据国外生产经验及自身技术特点开发了国产T24钢。

本文针对宝刚开发的T24钢进行了一系列实验。

1板材焊接试验：1.1母材检验结果：本文试验材料均由宝钢供货，母材微观组织为贝氏体，晶粒度5-7级，实际化学成分及可能的波动范围见表1，力学数据见表2，3。

原材料的化学成分，常温、高温瞬时力学性能、组织、晶粒度等与国外同类材料相当，但高温拉伸的屈服和断裂强度低于同类国外材料。

表2 力学性能表3力学性能1.2冷裂纹试验：采用小铁研试验、最高硬度试验两种方法来验证宝钢产T24的抗冷裂纹性能。

小铁研试验焊接规范见表4：表4 小铁研试验焊接规范根据公式和宝钢产T24化学成分进行计算：理论最低预热温度=1440PC-392℃为187℃，本试验首先选预热温度180℃。