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氮在316L不锈钢管的作用除了代替部分贵重金属镍外,主要是在不损害钢的塑性和韧性的前提下,显著提高钢的强度。氮对316L不锈钢管的强化优势如图所示。目前关于氮的强化作用主要包括间隙固溶强化,晶界强化,析出强化。 可以看出氮和碳在钢中主要以间隙原子形式存在,但在不同的晶格中占据不同的位置。在体心立方晶格中占据四面体间隙位置,在面心立方晶格中占据八面体间隙位置。由于316L不锈钢管的晶格结构为面心立方晶格,因此氮和碳在奥氏体中主要存在于八面体间隙位置。 与碳相比氮原子半径虽然较小,但氮在316L不锈钢管的晶格中可以产生更大的晶格膨胀,使位错运动的阻力增大,强度增加。有研究表明,在300系列不锈钢管中加入0.1%的氮元素,奥氏体基体畸变应力增加3.3倍,室温强度提高约60MP~100MP。另一方面,氮原子对位错也有强烈的钉扎作用。这是由于氮原子与位错的结合焓较高;再者氮原子与位错之间也存在静电的相互作用,因为位错的核心由于缺少自由电子,而带正电荷,氮原子附近由于自由电子较多,带负电荷。这使得氮原子与位错之间发生静电吸引作用,强化效应增加。氮还可以使原子间电子交换的方向性降低,使电子在晶体结构内的分布更均匀,更利于氮的弥散强化。此外,由于电子交换方向性降低,原子键合在位错滑移过程中并未减弱或受到破坏,所以氮合金化后的316L不锈钢管仍具有较高的断裂韧性。
304不锈钢管具有良好的冷、热加工性能,可采用通用的各种冷、热加工工艺生产锻材、棒材、线材、板材、带材和丝材等冶金产品,热加工温度范围为900~1180℃。冷加工较易,无特殊困难,由于两种钢易于冷加硬化,当冷变形量过大时,须进行中间退火处理,以利于进一步加工。 304不锈钢管的固溶处理温度为1080~1100℃,冷却方式为水冷或空冷。冷加工中间退火温度多在850~970℃,保温一定时间后水冷。经固溶处理后钢的组织为奥氏体组织,有时也存在少量铁素体。 304不锈钢管抑制焊接时的碳化物析出,可采用通用的方法进行焊接。手工电弧焊,含碳0.04%~0.06%的薄截面尺寸的304不锈钢可采用奥002焊条,焊后可不产生晶间腐蚀倾向,对于厚截面尺,要保持焊后的耐晶间腐蚀性能,需进行焊后热处理,若不热处理,应改为304L不锈钢或稳定型奥氏体不锈钢。 304不锈钢钢管在应用过程中,常常用于冷成型操作。其冷成型性能是衡量能否顺利成型和成品率高低的重要技术指标。影响304不锈钢的冷成型因素较多,也很复杂。就其金属学因素来讲主要是钢的成分,即铬当量和镍当量之比,其常规拉伸性能中的延伸率是一个重要的表征指标。为了获得良好的冷成型性能,应控制钢中的铬当量和镍当量的比值处于一个适当的范围。 食品用设备,一般化工设备,原子能工业用装置部件等,均被广泛应用。适于深冲件和输酸管道、容器等。车辆、汽车零件盒家用器具也都采用该钢种。它是奥氏体不锈钢中生产和用量较多的钢,用于生产薄壁件、输酸管道及结构件等。也经常作焊接铬镍不锈钢和不锈钢的芯材,非磁性部件以及低温环境下使用的部件等。
不锈钢管厂家通过SEM检测发现,在靠近热影响区附近有大量的裂纹不均匀分布,靠近裂纹处较多,裂纹大多起源于表面,深入表面后便沿着管径向远离焊缝方向延伸,裂纹呈沿晶和穿晶共存的混晶态延伸。 所测管段样品的金相组织结构为铁素体和珠光体,内部和内壁的金相组织正常,在靠近外壁处有不完全脱碳现象,通过EDS的线扫描、面扫描和点扫描同样发现有脱碳现象,脱碳层深度大多在在lOOpm左右。 综上所述可以判断产生的裂纹为冷裂纹,冷裂纹是焊后冷至较低温度下产生的,产生冷裂纹的内在因素有氢、应力、组织:外在因素有空气的湿度、预热温度、焊接热输入、母材、焊接过程中的咬边、未焊透等其他工艺缺陷。由于缺少现场的数据和资料,无法对其产生冷裂纹的具体原因分析,推断可能由于焊接工艺不当等原因造成表而的局部脱碳, 导致裂纹的产生。 管外壁裂纹的具有尖锐缺口和长宽比大的形貌特征; 产生部位在靠近焊缝热影响区,裂纹大多起源于表面: 深入表面后便沿着管径向远离焊缝方向延伸,裂纹呈沿晶和穿晶共存的混晶态延伸特性; 不锈钢管厂家根据管外壁裂纹的形貌特征、产生部位和延伸特性可以判断,产生的裂纹为冷裂纹,建议解决以上问题可以采取合理选用焊接材料和严格控制焊接工艺等措施,例如合理选择预热温度、紧急后热、保证焊条、焊剂、工作区域的干燥等,因为焊接冷裂纹存在潜伏期,一般在焊后一段时间产生,所以,如果在裂纹产生前能及时加热处理,也能达到防止冷裂纹的目的。
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