Основы дуговой сварки

Коррозия сварного шва: причины и способы предотвращения

В составе любой нержавеющей стали содержится 13% и более хрома. Высокое содержание хрома защищает нержавеющую сталь от коррозии, так как оксид хрома формирует плотную мембрану на поверхности стали при контакте с такими коррозионными агентами, как воздух или кислоты-окислители (например, азотная кислота). Аустенитная нержавеющая сталь содержит (помимо хрома) никель, молибден и медь, что придает ей устойчивость к коррозии при контакте с неокисляющими кислотами (такими как соляная и серная кислота), а также кислотами-восстановителями (такими как раствор хлорида натрия и сернистая кислота).

Типичная аустенитная нержавеющая сталь марки 304 (l8%Cr-8%Ni) применяется в самых разных областях благодаря ее превосходным механическим качествам, обрабатываемости, и свариваемости, а также высокой устойчивости к коррозии. Однако поверхность нержавеющей стали марки 304, подвергшаяся термическому воздействию сварки, может подвергнуться избирательной коррозии в случае попадания в сильную коррозионную среду. Это явление называется «коррозией сварного шва» и вызывается межкристаллитной коррозией. На рис.1 показана коррозия на обеих сторонах роликового сварного шва трубы из нержавеющей стали марки 304 под воздействием горячего раствора азотной кислоты.

Рис. 1 — Коррозия на обеих сторонах сварного шва трубы из нержавеющей стали марки 304 для линии по обработке горячего раствора азотной кислоты.(Источник: Руководство по сварке AWS)

При дуговой сварке сварочные швы подвергаются воздействию высоких температур. На Рис. 2 показано распределение температуры и околошовная зона.

Рис. 2 — Распределение температуры и околошовная зона сварного шва нержавеющей стали марки 304.

В зоне выделения карбидов (Рис.2) хром соединяется с углеродом и выделяет карбиды хрома на межзеренных границах, что разлагает устойчивый к коррозии свободный хром на межзеренных границах или рядом с ними. Это явление называется «сенситизацией», так как участки вдоль межзеренных границ становятся неустойчивыми к коррозии. Для того, чтобы контролировать сенситизацию околошовной зоны, можно применить следующее:

(1) Сталь марки 304L или 316L, так как более низкое содержание углерода снижает выделение карбидов.
(2) Стабилизированную сталь марки 347 или 321, так как более сильные карбидообразующие элементы (ниобий или титан) предотвращают выделение карбидов хрома.
(3) Послесварочный отжиг при температуре от 1000 до 1150°C с последующим быстрым охлаждением, что разлагает карбиды хрома и делает хром устойчивым к коррозии.

Краткий справочник по нашим материалам для нержавеющей стали
[1] Краткое руководство/русский [2] KOBELCO WELDING TODAY/английский

Верх страницы