Свариваемость нержавеющих мартенситностареющих сталей. Коррозионная стойкость сварных соединений.

В МСС в ЗТВ сварного соединения обнаруживается коррозионное растрескивание.

Снижение коррозионной стойкости МСС связывают с обеднением хромом по границам зерен, а также с возрастанием внутренних напряжений на начальной стадии выделения фаз.

Анализ процесса зарождения и развития коррозионного растрескивания позволил разделить его на две основные фазы:

Первая  образование на поверхности коррозионной ‘язвы’ (питтинга) с сеткой микротрещин по границам зерен с явно выраженной ориентацией в перпендикулярном направлении относительно оси шва;

Вторая  образование и развитие из ‘язвы’ микротрещины. Процесс распространения макротрещины затухает в ЗТВ, свободной от растягивающих напряжений.

Повышения коррозионной стойкости достигают либо металлургическими мероприятиями, либо технологическими.

Металлургические  например легирование Ti, однако при этом снижается ударная вязкость.

Технологические:

Предварительная ТО (высокий отпуск), гомогенизирующая ТО (закалка) после сварки.
Снижение растягивающих напряжений в опасной зоне и перевод их в сжимающие (поверхностная пластическая обработка: обкатка роликами, использование пескоструйной и (или) дробеструйной технологий).
Уменьшение времени пребывания металла при высоких температурах (увеличение интенсивности теплоотвода, снижение погонной энергии, использование высококонцентрированных источников нагрева).

Трещины, обнаруживаемые в сварном соединении, берут начало от ‘язв’, возникающих в результате атмосферной коррозии, и распространяются по границам исходных аустенитных зерен. Возникают ‘язвы’ на поверхности сварного соединения в зоне значительного количества карбидных выделений (типа Ме₂₃С₆), расположенных по границам исходных аустенитных зерен и вдоль мартенситной составляющей. В этой зоне действуют продольные остаточные растягивающие напряжения, максимальная величина которых находится в пределах 350...600 МПа.

Внешний вид сварного соединения с коррозионными трещинами

Склонность сварных соединений к образованию холодных трещин.

Одной из трудностей, возникающих при изготовлении конструкций из МСС, является возможность образования холодных трещин. При сварке тонколистовых конструкций указанные трещины располагаются, как правило, вдоль направления сварки 1) по центру шва или 2) в ЗТВ.

1) 2)

Появление холодных трещин связывают с повышенным содержанием водорода в металле шва за счет:

снижения температуры начала   превращения на 20...25 С;
упрочнения металла при температуре, превышающей температуру начала   превращения, и разупрочнения его в процессе превращения;
повышает макронапряжения (напряжений первого рода), а также вызывает значительное увеличение микронапряжений (напряжений второго рода).

Водород охрупчивает металл за счет двоякого влияния:

упрочняющего (выступает в роли примесей внедрения  эффект торможения дислокаций);
разупрочняющего (по границам зерен, т.к. представляет собой поверхностно-активное вещество).

Коэффициент диффузии водорода см²/с:

Т, ⁰С	Для Fe	Х18Н9	Т, ⁰С	Fe	Х18Н9
-100			700 ()		—
-50			700 ()
-20			900 ()
20			950 ()		—
100			950 ()
300			1500 ()		—
500 ()		—	1500 ()
500 ()