400-1809-299焊接是不銹鋼水管中必不可少的一道工序，而不銹鋼水管焊接的主要問題之一是熱裂紋，為了減小熱裂紋傾向，焊縫的顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計一般含有少量鐵素體，鐵素體含量的控制主要通過合金成分來實現(xiàn)。奧氏體不銹鋼焊縫中含有3%以上的鐵素體，可以有效避免凝固裂紋的產(chǎn)生，但過多的鐵素體會對使用性能產(chǎn)生不利影響。接下來，細(xì)看不銹鋼水管焊縫中的鐵素體會帶來什么影響？
一、鐵素體對不銹鋼管腐蝕性能的影響
焊縫金屬的敏化傾向低于母材的敏化傾向，焊縫中有鐵素體，其Cr含量高于奧氏體，并且Cr在鐵素體中的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)快于奧氏體，而M23C6碳化物傾向于在坑坑洼洼的鐵素體-奧氏體界面處析出，而不是在相對平直的奧氏體-奧氏體界面處析出，鉻在鐵素體中的快速擴(kuò)散可以克服晶界鉻缺乏的問題。這些因素極大地限制了含有鐵素體的奧氏體不銹鋼焊縫的敏化，以防止不銹鋼水管晶間腐蝕。
含有少量鐵素體的奧氏體不銹鋼焊縫金屬在大多數(shù)腐蝕環(huán)境中的耐蝕性和不含鐵素體，相對應(yīng)于母材。但有機(jī)酸中的，這些介質(zhì)會選擇性地腐蝕鐵素體。當(dāng)焊縫金屬中的鐵素體數(shù)量大于5FN時，腐蝕將沿著鐵素體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，導(dǎo)致焊縫嚴(yán)重?fù)p壞。
二、在高溫下使用的不銹鋼
奧氏體不銹鋼焊縫金屬中形成的鐵素體起第二相強(qiáng)化作用。與母材和熱影響區(qū)相比，屈服強(qiáng)度明顯提高，而延展性相當(dāng)。增加焊縫金屬中的鐵素體含量可顯著提高室溫強(qiáng)度，但使高溫強(qiáng)度的漲幅較小。鐵素體是不銹鋼水管在高溫環(huán)境中的有害相。
(1)鐵素體的蠕變破損
焊縫金屬中的連續(xù)鐵素體網(wǎng)絡(luò)(FN=10)，由于裂紋早于鐵素體-奧氏體界面開始，這促進(jìn)了快速蠕變破損，這時鐵素體含量應(yīng)低于5FN，以防止形成連續(xù)鐵素體網(wǎng)絡(luò)
(2)鐵素體475℃脆化
Cr含量為15%～70%的Fe-Cr合金，在加熱到425℃～550℃時會產(chǎn)生富Cr鐵素體和富鐵鐵素體嚴(yán)重脆化。奧氏體不銹鋼焊縫金屬的鐵素體相，實質(zhì)是鐵素體(Cr20～30%，Ni4%～5%)嵌入奧氏體基體中。因此，如果在425℃~550℃的溫度范圍內(nèi)長時間(約5000h)停留，鐵素體相將發(fā)生脆化，硬度增加，塑性和韌性損壞。在550℃以上短時間加熱可以消除這種脆化現(xiàn)象，但長時間加熱會導(dǎo)致σ相脆化。
三、低溫性能
在低溫下，奧氏體不銹鋼表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度，延性和韌度;而鐵素體則會發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變。因此，使用在低溫下的不銹鋼水管，其焊縫中的鐵素體含量要求更低。
奧氏體不銹鋼焊縫中的少量鐵素體會降低低溫韌性，當(dāng)焊縫中的鐵素體含量達(dá)到FN=10時，低溫韌性將降低50%。
不銹鋼水管的低溫韌性不僅與鐵素體含量有關(guān)，還與焊縫的清潔度有關(guān)。試驗得出，堿性低氫焊條熔敷金屬的氧含量低于鈦鈣焊條，焊縫韌性也較好;惰性氣體保護(hù)焊熔敷金屬的含氧量低于熔渣保護(hù)焊，焊縫韌性也較好;超低碳焊接材料的熔敷金屬具有較少的晶間析出和較好的焊接韌性。
根據(jù)工藝評定試驗的統(tǒng)計結(jié)果，A132、A102、A137、A107等普通奧氏體不銹鋼焊條在-100℃下的沖擊功一般在30J左右，但當(dāng)溫度繼續(xù)下降到-196℃時，沖擊功變化不大，這主要是因為鐵素體在-100℃以上發(fā)生了脆性轉(zhuǎn)變。而鐵素體在-100℃以下仍為脆性相，奧氏體仍不發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變，所以沖擊能變化不大。(奧氏體不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度曲線)。
以上內(nèi)容就是不銹鋼水管焊縫中的鐵素體會有什么影響。從上面的內(nèi)容我們得知，焊后需要進(jìn)行熱處理或在高溫服役時，焊縫金屬鐵素體數(shù)，在焊后熱處理前測量不能超過10FN。當(dāng)不銹鋼水管用于低于-100℃的低溫環(huán)境時，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊縫低溫沖擊試驗;用于低于-196℃的低溫環(huán)境時，焊縫鐵素體含量低于5FN。當(dāng) 不銹鋼水管用于無磁或特殊腐蝕環(huán)境時，則需要按照設(shè)計要求進(jìn)行控制。
