有些奧氏體不銹鋼焊接接頭,在腐蝕介質中,工作一段時間內可能局部發(fā)現沿著晶粒邊界的腐蝕,一般稱此腐蝕為晶間腐蝕。它發(fā)生的部位是在熱循環(huán)峰值溫度為600~1000℃的熱影響區(qū),即離焊縫邊沿1.5~3.0mm之外的母材金屬上,如圖3-1a所示;也有的發(fā)生在焊縫金屬上,如圖3-1b所示。另一種晶間腐蝕發(fā)生焊縫的熔合線輪廓外側很狹窄的范圍內,像刃狀深入發(fā)展,故稱之為刀狀腐蝕,如圖3-1c所示,它是晶間腐蝕的一種特殊形式。腐蝕總是從金屬表面起始,逐步深入內部。深到一定程度后可發(fā)展成裂紋,順著裂紋的腐蝕擴展,使損傷更加高度局部化,最終會導致儲存腐蝕介質的容器或管道泄漏。在特殊情況下,甚至會造成金屬容器多處腐蝕穿通,這不僅大大降低了設備使用壽命,更嚴重的是不能保證設備在使用過程中安全操作,會造成極大的設備和人身事故。
關于奧氏體型不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕形成的機理尚不能統(tǒng)一,但適用多數奧氏體型不銹鋼的,又被人們廣泛接受的機理稱之為“貧鉻理論”。奧氏體型不銹鋼長期加熱而導致晶間腐蝕的敏化溫度區(qū)為450~850℃。由于奧氏體型不銹鋼焊接接頭處在焊接的快速連續(xù)加熱中,鉻碳化物的形成區(qū)并不與峰值溫度450~850℃相符,而是在一個更為寬泛的溫度區(qū)中出現,所以焊接接頭的敏化區(qū)位于熱循環(huán)峰值溫度800~1000℃的圖3-2 晶間腐蝕貧鉻理論示意圖部位。敏化的實質是,當處于該區(qū)段的金屬晶粒內部過飽和固溶的碳原子會逐步向晶粒邊緣擴散,與晶粒邊緣層的鉻原子結合而成碳化物(Cr·Fe)23C6,并沿晶界沉淀析出。由于鉻原子的擴散要比碳的擴散慢得多,來不及補足形成碳化物所消耗的鉻,于是晶粒邊緣層的鉻含量低于耐蝕所需鉻的極限值[w(Cr)<12%]。結果導致晶粒邊緣貧鉻而喪失了耐蝕性,在腐蝕介質中工作一段時間后就會產生晶間腐蝕,如圖3-2所示。焊縫上的晶間腐蝕通常都只是在多道多層焊的情下出現。前一焊道金屬受到后面焊道的熱影響而處于敏化溫度的區(qū)帶,可能出現晶間貧鉻而不耐腐蝕,這就是目前解釋18-8型不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕的主要理論依據。為了減少或避免晶間腐蝕的傾向,應在鋼中盡量減少碳含量,以不形成鉻的碳化物為準。超低碳的奧氏體型不銹鋼可基本上避免晶間腐蝕,不過某些含鉬的超低碳奧氏體型不銹鋼(如022Cr17Ni12Mo2)在敏化溫度區(qū)間,其晶界會析出σ相。將該種鋼在沸騰的質量分數為65%的硝酸溶液中腐蝕試驗后,發(fā)現在σ相析出處發(fā)生了晶間腐蝕。