321和310奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能对比研究

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310、321奥氏体不锈钢在大气中具有较好的抗腐蚀性，被广泛应用于石油化工、电力、桥梁和汽车等行业中。但不锈钢的“不锈”也并非绝对的，由于特殊的服役环境，不锈钢也会发生腐蚀。介质浓度、pH值、温度等因素会对不锈钢的抗腐蚀性产生较大的影响。例如，在450～850℃敏化温度范围内长期使用，不锈钢就会发生晶间腐蚀。其机理是C与晶界处的Cr结合，形成Cr23C6并析出，使晶界处的Cr含量降低，这就是所谓的“贫铬”。而Cr元素正是抑制晶间腐蚀的主要元素之一，当晶界处的Cr含量低于12%时，发生晶间腐蚀的几率就会变大。

实验材料为厚度10mm的321(1Cr18Ni9Ti)和310(0Cr25Ni20)奥氏体不锈钢板材，分别采用直径为3.2mm的A132(E347-16)和A402(E310-16)不锈钢焊条对其进行对接焊。焊接采用手工电弧多层多道焊，开60°V型坡口，钝边为2mm，组对间隙为2mm；焊接电流90～120A，电压30～36V，层间温度控制在150℃以下，焊前不需预热，采用直流反接。A132焊条比A402焊条含有较少的碳、镍、铬元素，但A132含有一定的铌元素，而A402没有。焊后分别对母材和焊缝进行金相实验以及依据GB/T4334-2008《金属和合金的腐蚀-不锈钢晶间腐蚀实验方法》进行晶间腐蚀实验。

通过晶间腐蚀实验可以发现，321的抗晶间腐蚀能力强于310。Ti元素与C元素的亲和力要强于Cr元素，有“固碳”作用，Ti元素有抑制晶间腐蚀的作用。焊缝由于受到的热影响比较大，其耐晶间腐蚀能力较母材要差。A132焊条中含有Nb元素，Nb元素与Ti元素有类似的作用，通过焊接过程向焊缝过渡合金元素，有利于耐晶间腐蚀。