Как предотвратить межкристаллитную коррозию при сварке нержавеющих сталей?

Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей возникает из-за выделения карбидов хрома на границах зерен при нагреве, что снижает содержание хрома в этих зонах и приводит к потере пассивации. Это происходит, когда сталь нагревается до температурного диапазона 450–850°C, типичного для сварочных процессов. Чтобы предотвратить межкристаллитную коррозию при сварке нержавеющих сталей, применяются несколько методов.

Один из наиболее эффективных способов — использование сталей с пониженным содержанием углерода, таких как марки "L" (например, 304L или 316L). В таких сталях количество углерода снижено до уровня, при котором образование карбидов хрома минимально, даже при воздействии высоких температур во время сварки. Меньшее количество углерода уменьшает риск выделения карбидов на границах зерен, сохраняя высокую коррозионную стойкость стали.

Еще одним подходом является легирование стали стабилизирующими элементами, такими как титан или ниобий, которые связывают углерод, образуя стабильные карбиды, предотвращая тем самым образование карбидов хрома. Это сохраняет хром в матрице стали, обеспечивая его присутствие в достаточном количестве для формирования защитной оксидной пленки. Примером таких сталей являются марки, легированные титаном, например, 321, или ниобием, такие как 347.

Контроль термического режима сварки также важен для предотвращения межкристаллитной коррозии. Использование низкотемпературных режимов сварки и снижение времени воздействия высоких температур могут сократить вероятность образования карбидов хрома. Быстрое охлаждение сварного шва после сварки помогает избежать длительного пребывания металла в критическом температурном диапазоне.

Еще одним методом защиты является последующая термообработка, известная как растворный отжиг. В этом процессе сварной шов нагревают до температуры около 1050–1150°C, при которой карбиды хрома растворяются, а затем проводят быстрое охлаждение для предотвращения их повторного выделения. Это восстанавливает равномерное распределение хрома и возвращает сталь к ее коррозионно-стойкому состоянию.

Кроме того, применение защитных газов с высоким содержанием инертных компонентов, таких как аргон или гелий, при сварке может минимизировать окисление металла и образование карбидов на границах зерен. Это особенно важно для сварки в корневой зоне шва, где металл наиболее уязвим для межкристаллитной коррозии.

Таким образом, предотвращение межкристаллитной коррозии при сварке нержавеющих сталей достигается использованием низкоуглеродистых или стабилизированных сталей, контролем термического режима сварки и применением термообработки для растворения карбидов хрома. Эти меры сохраняют хром в структуре стали и обеспечивают формирование защитной оксидной пленки, которая препятствует развитию коррозии.