QQ交談
由于管線管用超級(jí)13Cr鋼的耐蝕性、焊接施工性和生命周期成本的優(yōu)越性使其需求量不斷增加,但在2000年前后發(fā)現(xiàn)這種鋼在使用溫度附近的高溫下焊接熱影響區(qū)(HAZ)存在著應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的問題。
開裂以管子內(nèi)面HAZ形成的高溫氧化皮下面生成的晶界Cr缺乏區(qū)為起源??梢哉J(rèn)為這種Cr缺乏會(huì)使Cr的選擇氧化和晶界中Cr的擴(kuò)散重疊。雖然焊接施工時(shí)會(huì)形成氧化皮,但Cr會(huì)被氧化皮包裹,并在表面形成脫Cr層。尤其是,在原始奧氏體晶界中,由于Cr的擴(kuò)散快,因此它容易成為開裂的起源。另一方面,當(dāng)實(shí)施PWHT時(shí),利用Cr的擴(kuò)散,可以對(duì)表面晶界附近形成的Cr缺乏層進(jìn)行彌補(bǔ),消除Cr缺乏區(qū)域。由此可知,PWHT可以消滅開裂的產(chǎn)生源。對(duì)這一機(jī)理進(jìn)行整理后,在采用機(jī)械方式清除焊接表層部氧化皮的4點(diǎn)彎曲應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)中沒有觀察到IGSCC。
關(guān)于開裂的擴(kuò)展路徑,新日鐵公司對(duì)高溫HAZ區(qū)的兩種現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了研究。它是根據(jù)有無添加Ti進(jìn)行整理的。
首先,可以推測(cè)在沒有添加Ti的超級(jí)13Cr鋼中,焊接時(shí)在原始奧氏體晶界中會(huì)形成Cr缺乏區(qū)。該Cr缺乏區(qū)受到高溫?zé)嵫h(huán)后,固溶的C在后續(xù)的焊接熱循環(huán)中會(huì)以碳化物的形式在原始奧氏體晶界中析出,并在晶界的析出物附近形成Cr缺乏區(qū),從而使IGSCC敏感性增大。為證明這種現(xiàn)象,有的研究論文指出,減少材料中的C量和添加Ti,可以降低IGSCC敏感性。
另一方面,關(guān)于添加Ti的超級(jí)13Cr鋼,雖然沒有發(fā)現(xiàn)碳化物的析出,但與沒有添加Ti的超級(jí)13Cr鋼相比,由于開裂的形態(tài)也不同,因此可以認(rèn)為焊接后晶界偏析的游離P會(huì)降低IGSCC敏感性。即,PWHT可以促進(jìn)Mo向原始奧氏體晶界的擴(kuò)散,形成P含量高的萊維氏相或其它Mo富化相。增加原始晶界中的Mo可以提高耐蝕性,但游離的P會(huì)被萊維氏相包裹。由此可以恢復(fù)耐蝕性。
根據(jù)以上結(jié)果可知,施工后采取適當(dāng)?shù)暮负鬅崽幚恚≒WHT),可以減小開裂的發(fā)生,縮小開裂的擴(kuò)展路徑,同時(shí)降低開裂發(fā)生的敏感性。