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316L不锈钢管的焊接腐蚀1
316L不锈钢管的焊接腐蚀1
介绍
在过去的十年间，许多出版物（见参考书目1－15）都建议到含锰极低的316L不锈钢合金（即超低锰合金，含锰低于0.05%）与更为常规的316L合金即低锰合金（含锰低于0.5%）和标准316L合金（含锰低于2.0%）相比，抗腐蚀性更为出色。
一些出版物认为（见参考书目5-9）在焊接时锰从焊熔池中蒸发，沈积在热影响区，主要在焊熔池下游。纯熔融锰比主要合金成分——铁、铬、镍和钼的蒸气压力更高。其结果就是：只要合金中锰含量足够高，焊接时就会蒸发可测数量的锰。当锰浓度下降，会达到一个点，在这个点蒸发的铁会超过锰。
有人认为当暴露在含卤素（即氟、氯和溴）和微量水蒸气的气体中，锰焊接烟尘的产生和沈积会导致焊态316L合金出现点蚀。当此在众多刊物上都有此争论，到此为止都没有提供令人信服的数据和热力学为基础的讨论。
本次学习的目标就是确定超低锰和低锰316L合金在不同气体环境下的腐蚀行为并为下列问题找出答案：
在含锰数量不一的316L合金试验样品进行轨道自熔焊接时，哪些元素会蒸发？
在短期（24小时）和长期（28天）暴露下，低湿度、含卤素环境如何影响焊态试验样品？
比较焊后钝化样品暴露在低湿度（100ppm湿度）和含卤素气体下，抗腐蚀情况如何？
?
材料
大多数试验的对象是2个低锰和2个超低锰VIM/VAR316L不锈钢合金。少部分试验的对象为标准316LAOD合金。表1列出了独立合金化学成分及它们用于的试验?
表1用于样品制备的合金化学成分
元素％
UNSS31603,316L
合金A棒料
合金B棒料
合金C棒料
合金D棒料
合金D管子
AOD合金E管子
Cr
16.00to18.00
17.5
17.5
17.27
17.75
16.9
17.36
Ni
10.00to14.00
13.8
13.5
13.12
14.45
14.26
13.96
Mo
2.00to3.00
2.62
2.63
2.60
2.71
2.43
2.53
Mn
2.00最大
0.31
0.32
0.01
0.03
0.01
1.57
S
0.030最大
0.007
0.006
0.0015
0.001
0.001
0.006
Si
1.00最大
0.11
0.34
0.01
0.05
0.05
0.5
C
0.030最大
0.016
0.017
0.016
0.004
0.008
0.014
Fe
平衡
平衡
平衡
平衡
平衡
平衡
平衡
焊接烟尘分析
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腐蚀试验
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焊接烟尘分析
棒料加工而成或者切割自电抛光管的管段被轨道焊接进更长的棒。焊接烟尘收集起来用于分析化学成分。
管段的制备
管段长1.00in.（25.4mm），外径（OD）为0.250in.（6.4mm），壁厚为0.035in.（0.89mm），依据产品形式从棒料加工或者管料切割而成。合金D管料壁厚1.0mm。切割自管料的样品两端使用世伟洛克?端面处理工具弄平整。使用工业用碱性洗剂（强度10％）把所有的管段清理干净，方法为固定试验样品在筛网上并且使用超声波浸泡在160℉（71℃）下清洗15分钟。用新鲜的洗涤液重复洗涤步骤两次。用去离子水（DI）冲洗样品,然后把样品放置在装有DI水的烧杯中，并且超声波振荡10分钟。然后把样品放置在新鲜DI水中，重复洗涤步骤直到清洗后的水变得清澈。把样品放入烤箱中烘干，30分钟，温度为230℉（110℃）。对棒料加工而成的管段进行电解抛光、在硝酸中钝化、在超声波水浴中冲洗和清洁。合金D管料和AOD合金E管料在原有状态下进行电解抛光。
焊接程序
根据世伟洛克技术规格书，每个合金的一些管段被用来确定产品焊接的焊接条件。根焊缝宽度是壁厚的2倍左右，使得其在0.052到0.088in.（1.34到2.26mm）范围之间。每个合金的11个管段被焊接成长11in.（27.9cm）长棒，每个长棒包含10个轨道焊缝四个VIM/VAR合金，每一个合金需制备三根长棒。?
烟尘收集
焊接时，氩净化气从下游管段流经一小段Tygon管料进入非烧结玻璃冲击采样器。15毫升2%的硝酸溶液放入冲击采样器用作捕获溶液来收集焊接烟尘微粒。在试验样品焊接过程中，整根棒的内径（ID）净化气通过硝酸溶液。在每根棒被焊接后，用DI水彻底清洁冲击采样器和连接焊棒到冲击采样器的Tygon软管。冲洗水加入到捕获溶液。为每根棒产生单独的捕获溶液。
为了从焊接棒内表面提取出焊接烟尘沈积物，把每根焊接棒放进对流烘箱在120℉（48℃）加热，用PTFE盖盖住一端，注入5%的硝酸，浸泡15分钟。从每根棒提取出的提取物和该棒的捕获溶液结合。另外，每根棒的内
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