[发明专利]抗晶间腐蚀奥氏体系不锈钢

说明书

技术领域

   本发明涉及一种奥氏体不锈钢，尤其涉及一种抗晶间腐蚀奥氏体系不锈钢。

背景技术

奥氏体不锈钢具有如下物理特性：1、线膨胀系数大，2、良好的耐腐蚀性，3、优良的塑性，4、具有耐高温性能，5、具有良好的耐低温性。但是，热裂纹和晶间腐蚀的影响因素是该类不锈钢焊接是须首要考虑的。

产生晶间腐蚀的不锈钢在受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是Cr的质量分数必须大于10~12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于Cr的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和Cr化合，在晶间形成碳化Cr的化合物，如（CrFe）23C6等。数据表明，Cr沿晶界扩散的活化能力162～252KJ/mol，而Cr由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol，即:Cr由晶粒内扩散速度比Cr沿晶界扩散速度小，内部的Cr来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化Cr所需的Cr主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含Cr量大为减少，当晶界的Cr的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫Cr区”，在腐蚀介质作用下，贫Cr区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。

防止晶界腐蚀的措施有：减少焊缝中的含碳量，可以减少和避免形成Cr的碳化物，从而降低形成晶界腐蚀的倾向，含碳量在0.04%以下，称为“超低碳”不锈钢，就可以避免Cr的碳化物生成。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗晶间腐蚀奥氏体系不锈钢解决现有技术中存在的不锈钢焊接时产生的热裂纹和晶间腐蚀问题。

本发明的技术解决方案是：

一种抗晶间腐蚀奥氏体系不锈钢，该不锈钢的组份质量百分比（wt%）为：C：不大于0.10, Si：0.35-1.0, Mn：1.55-8.0,P≦0.033,S≦0.018,Cr：18.6-26.4,Ni：8.1-13, Ti：0.62-1.0，余量为Fe。

进一步改进在于，该不锈钢的合金组份质量百分比（wt%）为：C：不大于0.090, Si：0.35-0.9, Mn：1.55-2.4,P≦0.033,S≦0.018,Cr：24.2-26.4,Ni：11.2-13, Ti：0.65-1.0，余量为Fe。

进一步改进在于，该不锈钢的组份质量百分比（wt%）为：C：不大于0.10, Si：0.55-1.0, Mn：5.1-8.0,P≦0.030,S≦0.015,Cr：18.6－22,Ni：8.1－10, Ti：0.62－0.9，余量为Fe。

进一步改进在于，所述奥氏体不锈钢采取线能量为10kJ/cm以下施焊，进行冷却速度为25℃/s以上冷却，多层焊的层间温度为80℃以下。

优选地，所述奥氏体不锈钢采取线能量为1kJ/cm施焊，进行冷却速度为30℃/s冷却，多层焊的层间温度为70℃。

优选地，所述奥氏体不锈钢采取线能量为0.8kJ/cm施焊，进行冷却速度为27℃/s冷却，多层焊的层间温度为60℃。

本发明一种抗晶间腐蚀奥氏体系不锈钢，加Ti，是因为Ti比Cr更易与碳结合形成稳定的碳化物的元素，当Ti的加入量大于碳的5倍，就可以是绝大部分的碳的存在于Ti的碳化物中，因而使固溶碳的质量分数降到0.03%以下，这就能保证Cr在钢中的有效固溶浓度。由于Cr在钢中有效固溶浓度得到保证，从而改善钢的抗晶间腐蚀性能力。因此加入适量Ti的奥氏体系不锈钢的各性能比未加入适量Ti的奥氏体系不锈钢更佳。

该种抗晶间腐蚀奥氏体系不锈钢，鉴于其物理特性，应采取小的线能量施焊，快速冷却，多层焊是要控制低的层间温度。力求焊缝含有适量的铁素体，以防止热裂纹的产生。在石油化工如加氢反应器等具体产品，对焊缝铁素体就有明确规定。