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(duì)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(rèn)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(jiān)持要委托第三方做仲裁檢驗(yàn)。后經(jīng)上海材料研究所檢測(cè)中心證明 ,這根鋼管不僅材質(zhì) ,而且晶間腐蝕試驗(yàn)均符合訂貨合同所依據(jù)的 GB /T12771—2000標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。這種現(xiàn)象反映出來的問題實(shí)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(cè)定方法以及對(duì)不銹鋼可能產(chǎn)生的有害影響 ,這個(gè)問題國(guó)外在 1960～1980年曾經(jīng)討論過。我國(guó)目前正處于不銹鋼及不銹鋼焊管生產(chǎn)及工業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展時(shí)期 , 2005年不銹鋼年產(chǎn)量已達(dá) 316 ×104t,僅次于日本 , 2006年有可能會(huì)超過日本而成為全球不銹鋼第一生產(chǎn)大國(guó)。正確認(rèn)識(shí)這些問題對(duì)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(jiǎn)單的方法有時(shí)可能會(huì)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(huì)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(huì)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(chǎng)的能量密度可高達(dá) 250～440 kJ /m3,比傳統(tǒng)的 Fe- Cr - Co永磁鐵高 5～8倍[2 ]。這種強(qiáng)磁鐵就可能對(duì)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(zhǎng) ,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(xué)條件下快速形成的。因此 ,造成焊縫金屬的化學(xué)成分因凝固過程中的偏析而很不均勻 ,從而導(dǎo)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(dá)到 5% ～7%。美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì) (ASME) 1980年對(duì) 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(guó)對(duì)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(cè)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(píng)判的 FN值為 3～10。
(4)不銹鋼管鐵素體含量取決于其化學(xué)成分 ,特別是 Ni的含量或 Ni當(dāng)量 (Nieq =Ni + 35C+20N +0. 25Cu)或 Ni當(dāng)量與 Cr當(dāng)量 (Creq =Cr+Mo +0. 7Nb)之比。由于目前世界 Ni價(jià)飛漲 ,鋼廠在冶煉奧氏體不銹鋼時(shí)總是把 Ni含量控制在標(biāo)準(zhǔn)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(guó)的OCr25Ni20(相當(dāng)于美國(guó)的 310)是可以得到全奧氏體焊縫組織的 ,只是其價(jià)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(xiàn) [4 ]中給出了專門討論
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