無錫邦瑞特金屬制品有限公司銷售給江蘇常熟某日資企業(yè)一批奧氏體不銹鋼焊管 ,客戶對其中一根鋼管材質(zhì)提出了質(zhì)疑 ,依據(jù)是他們可以用磁鐵吸住這根鋼管 ,因此認為其材質(zhì)不是奧氏體不銹“鋼 ”而是“鐵 ”。雖經(jīng)銷售員多方解釋說明 ,該客戶仍堅持要委托第三方做仲裁檢驗。后經(jīng)上海材料研究所檢測中心證明 ,這根鋼管不僅材質(zhì) ,而且晶間腐蝕試驗均符合訂貨合同所依據(jù)的 GB /T12771—2000標準的規(guī)定。這種現(xiàn)象反映出來的問題實質(zhì)是奧氏體不銹鋼及其焊縫金屬中鐵素體的含量和鐵素體含量測定方法以及對不銹鋼可能產(chǎn)生的有害影響 ,這個問題國外在 1960～1980年曾經(jīng)討論過。我國目前正處于不銹鋼及不銹鋼焊管生產(chǎn)及工業(yè)應用的快速發(fā)展時期 , 2005年不銹鋼年產(chǎn)量已達 316 ×104t,僅次于日本 , 2006年有可能會超過日本而成為全球不銹鋼第一生產(chǎn)大國。正確認識這些問題對廣大用戶及不銹鋼管制造商都十分有意義
奧氏體不銹鋼焊管焊縫鐵素體含量稍高是常見現(xiàn)象
常溫下奧氏體 (面心立方晶格 )不銹鋼是無磁性的 ,而鐵素體 (體心立方晶格 )不銹鋼是有磁性的 ,因此人們常用磁鐵能否吸引來區(qū)分它們。但是這種簡單的方法有時可能會造成誤判 ,原因是 :(1)奧氏體是奧氏體不銹鋼冶煉、軋制后期的相變產(chǎn)物 ,其前期即不銹鋼熔煉到鑄錠冷卻結(jié)晶的過程中會出現(xiàn)鐵素體及鐵素體相變?yōu)閵W氏體的過程 ,由于種種原因 ,奧氏體不銹鋼會包含少量鐵素體且分布不均勻。但軋制的奧氏體不銹鋼薄板 ,其鐵素體含量可以控制在 2%以下[1 ]。(2)現(xiàn)代技術(shù)制造的稀土鈷永磁鐵 ,其磁場的能量密度可高達 250～440 kJ /m3,比傳統(tǒng)的 Fe- Cr - Co永磁鐵高 5～8倍[2 ]。這種強磁鐵就可能對含有少量鐵素體的奧氏體不銹鋼產(chǎn)生吸引力 ,甚至吸住奧氏體不銹鋼。(3)奧氏體不銹鋼焊管焊縫區(qū)特定的冷卻結(jié)晶條件是:熔池體積很小 ,焊縫金屬的晶體是在熔池底部及邊緣沿著母材半熔化區(qū)殘留的晶體外延生長 ,結(jié)晶速度起初很慢 ,但在焊縫中心區(qū)很快 ,焊縫金屬冷卻結(jié)晶是在不平衡熱力學條件下快速形成的。因此 ,造成焊縫金屬的化學成分因凝固過程中的偏析而很不均勻 ,從而導致奧氏體不銹鋼焊縫區(qū)鐵素體含量可能較高且很不均勻 ,普通304不銹鋼焊縫鐵素體含量可達到 5% ～7%。美國機械工程學會 (ASME) 1980年對 1 034根不銹鋼焊管產(chǎn)品所做的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn) ,其中只有 0. 2%·03·焊管 ·第 30卷第 5期 ·2007年 9月的焊縫鐵素體含量小于 3% ,近 60%的焊縫鐵素體含量大于 8%～10% (見表 1)[3 ]。
表 1 美國對常用奧氏體不銹鋼焊管產(chǎn)品
焊縫鐵素體含量的調(diào)查測定的焊縫鐵素體數(shù) FN焊縫數(shù)目 /條所占比例 /%<33～9101112>122418129212180930. 243. 412. 520. 517. 49. 0
注: ①焊縫焊接方法 : GTAW占 61% , SMAW占 20% ,SAW占 17% , GMAW + FCAW占 2%;②表中所列產(chǎn)品焊縫工藝評判的 FN值為 3～10。
(4)不銹鋼管鐵素體含量取決于其化學成分 ,特別是 Ni的含量或 Ni當量 (Nieq =Ni + 35C+20N +0. 25Cu)或 Ni當量與 Cr當量 (Creq =Cr+Mo +0. 7Nb)之比。由于目前世界 Ni價飛漲 ,鋼廠在冶煉奧氏體不銹鋼時總是把 Ni含量控制在標準值的最低限 ,這就可能造成奧氏體不銹鋼管鐵素體含量略為偏高。Ni含量較高的奧氏體不銹鋼 ,例如我國的OCr25Ni20(相當于美國的 310)是可以得到全奧氏體焊縫組織的 ,只是其價格太高。此外 ,增加 N含量也是降低奧氏體鋼及焊縫鐵素體含量的有效途徑 ,我們已在文獻 [4 ]中給出了專門討論
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