奧氏體不銹鋼管的焊接結(jié)構(gòu)常常因腐蝕而損壞甚至報(bào)廢，而且腐蝕多半發(fā)生在焊縫或熱影響區(qū)，最常見(jiàn)的腐蝕類型有晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和孔蝕。

1. 焊接接頭的晶間腐蝕

  奧氏體不銹鋼管在供貨狀態(tài)（1050~1100℃固熔處理）都具有良好的耐晶間腐蝕性能。而某些奧氏體不銹鋼管的焊接結(jié)構(gòu)，在腐蝕介質(zhì)中使用之后，可發(fā)現(xiàn)在焊縫附近有沿晶界的腐蝕，如圖2-5所示，這種腐蝕可能分別在焊縫上（a區(qū)）、沿熔合線1250℃以上的過(guò)熱區(qū)（b區(qū)）和距熔線一定距離的熱影響區(qū)（峰值溫度650℃附近的c區(qū)）發(fā)生。

  晶間腐蝕主要與鉻的碳化物Cr₂₃C₆等析出有關(guān)。焊縫金屬的晶間腐蝕常常是因?yàn)楹附硬牧系奶己科呋蛘吆附訒r(shí)發(fā)生了增碳現(xiàn)象，同時(shí)焊后還受到碳化物析出敏感的所謂敏化溫度（450~850℃)的作用以及如十字接頭、丁字接頭及多道焊中后焊焊道對(duì)先焊焊道的熱影響，都可能使受到敏化的焊縫具有晶間腐蝕傾向。所以不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)除了選用優(yōu)質(zhì)焊材之外，焊縫設(shè)計(jì)要從防止晶間腐蝕的角度出發(fā)避免十字形、丁字形的焊縫，接觸腐蝕介質(zhì)的焊道后焊等。在焊后需要經(jīng)過(guò)熱處理的結(jié)構(gòu)，例如壓力容器內(nèi)壁堆焊層，及復(fù)合鋼板焊件因受消除應(yīng)力熱處理的敏化作用，也可能發(fā)生晶間腐蝕，因此應(yīng)選用超低碳或含穩(wěn)定元素的焊材。

  一般奧氏體不銹鋼管配套的焊材，為了防止焊縫的晶間腐蝕，通常盡可能地降低碳含量，增加鈮、鈦等與碳親和力更強(qiáng)的元素以防止鉻的碳化物析出，顯著提高焊縫耐晶間腐蝕的性能。奧氏體不銹鋼管焊縫中的少量鐵素體不僅對(duì)防止和消除熱裂紋有利，同時(shí)對(duì)提高耐晶間腐蝕的作用也是有好處的，鐵素體存在于奧氏體晶粒之間，消弱奧氏體柱狀晶、樹(shù)枝狀晶的方向性，隔斷奧氏體晶界連續(xù)網(wǎng)狀碳化物析出，從而防止晶間腐蝕。因此，除Cr以外，焊縫中添加鐵素體形成元素Mo、Nb、Ta、Ti等也有利于提高焊縫的耐蝕性。

  焊接接頭上c區(qū)發(fā)生的晶間腐蝕現(xiàn)象稱作焊接熱影響區(qū)腐蝕（weld decay),是焊接時(shí)熱影響區(qū)峰值溫度達(dá)到450~850℃的敏化溫度，因析出鉻的碳化物Cr₂₃C₆而在腐蝕環(huán)境中使用后產(chǎn)生的晶間腐蝕（見(jiàn)圖2-6)。這種腐蝕大多數(shù)是發(fā)生在C含量≥0.08%的18-8（302不銹鋼）型鋼的焊接接頭上。碳含量≤0.08%時(shí)（如304不銹鋼),只經(jīng)過(guò)一次循環(huán)的焊接接頭熱影響區(qū)則不常見(jiàn)，但經(jīng)過(guò)多層、多道焊則有可能發(fā)生，碳化物的析出特別是焊后在敏化溫度范圍緩慢冷卻，則危險(xiǎn)性較大。當(dāng)然這些鋼種用在腐蝕性不大的環(huán)境如高低溫容器、建筑結(jié)構(gòu)、建筑裝飾、車(chē)輛、農(nóng)機(jī)、家電、廚具等，仍可廣泛使用。

  鋼中添加Ti或Nb的穩(wěn)定化不銹鋼1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni11Nb、0Cr18Ni12Mo2Ti等鋼種，由于出廠前是經(jīng)過(guò)920~1150℃的固溶處理的，鋼中碳大部分以TiC、NbC形式存在，焊接接頭c區(qū)即焊接時(shí)受到450~850℃敏化溫度影響的部分不再發(fā)生Cr的碳化物析出，因此避免了這種熱影響區(qū)晶間腐蝕。

  穩(wěn)定化的奧氏體不銹鋼管雖然避免了熱影響區(qū)的晶間腐蝕。但是在緊靠熔合線的過(guò)熱區(qū)（圖2-5中的b區(qū)），如果在焊接過(guò)程或焊后經(jīng)過(guò)敏化溫度的作用，當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)用于強(qiáng)氧化性（如硝酸）介質(zhì)時(shí)，熔合線附近的母材過(guò)熱區(qū)就會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，因腐蝕范圍窄而深，如刀切一樣，故這一種腐蝕類型稱作刀線（或刀狀）腐蝕（見(jiàn)圖2-7)。Ti、Nb穩(wěn)定化的鋼種在固熔狀態(tài)鋼中的自由碳原子與Ti或Nb形成TiC、NbC,防止形成Cr₂₃C₆等碳化物，因而在敏化溫度不再會(huì)引起Cr₂₃C₆。但是當(dāng)焊接時(shí)緊鄰熔合線的母材中的TiC、NbC在1250℃以上的熱循環(huán)中發(fā)生分解，C、Ti、Nb都重新溶解入奧氏體基體，在隨后又遭受敏化溫度的作用（如焊后熱處理或多層多道焊）。此時(shí)由于溫度低，基體中的過(guò)飽和的碳只能與Cr結(jié)合并在晶粒邊界析出，而不能形成TiC、NbC,形成晶界貧鉻。所以在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中刀線腐蝕便不可避免。含Ti、Nb的不銹鋼管，如焊后經(jīng)870~900℃的穩(wěn)定化處理，使過(guò)熱區(qū)鉻擴(kuò)散，消除晶界貧鉻以及形成NbC、TiC等碳化物，可以有效地止刀線腐蝕。

  焊接接頭前述三個(gè)區(qū)域的晶間腐蝕，主要的因素是碳含量，降低碳便可減輕和消除晶間腐蝕。當(dāng)碳降至奧氏體中溶解限（≤0.03%)以下，成為超低碳的00Cr19Ni9、00Cr18Ni12Mo2、00Cr19Ni14Mo3 等不銹鋼，及其焊材 00Cr20Ni10、00Cr19Ni12Mo2、00Cr19Ni14Mo3等均有優(yōu)異的抗晶間腐蝕的性能。

2. 焊接接頭應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

  不銹鋼管的應(yīng)力腐蝕是在靜拉伸應(yīng)力作用下和在氯化物、氫氧化物、硫化物和連多硫酸等特定介質(zhì)中產(chǎn)生的，奧氏體不銹鋼管的焊接接頭在焊后未經(jīng)熱處理的情況下，接頭處存在很大的殘余應(yīng)力，有時(shí)可達(dá)到屈服限。因此常在某些介質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂，圖2-8是0Cr18Ni9Ti鋼管焊接接頭應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。應(yīng)力腐蝕在奧氏體鋼管焊接結(jié)構(gòu)中是最常見(jiàn)的，腐蝕速度極快，常使設(shè)備短期服役后即破壞報(bào)廢。常用的18-8、18-12-2型奧氏體不銹鋼管，在應(yīng)力腐蝕環(huán)境下均對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感。雖然18-8型不銹鋼管對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感，但在一些條件下，例如在不含氯離子而僅存在連多硫酸的介質(zhì)中，選擇添加鈦、鈮的18-8型不銹鋼焊材并經(jīng)穩(wěn)定化處理亦可防止應(yīng)力腐蝕。

  奧氏體不銹鋼管的焊接結(jié)構(gòu)，接頭區(qū)域比結(jié)構(gòu)其余部分來(lái)說(shuō)應(yīng)力腐蝕的敏感性更大，其原因已如前面所說(shuō)是與焊后存在殘余應(yīng)力有關(guān)，所以對(duì)有可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境使用的設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行焊后消除應(yīng)力處理，例如不銹鋼焊管、管線焊后都需進(jìn)行940℃穩(wěn)定化處理或1050℃的固溶處理。在奧氏體不銹鋼中，隨著鎳含量的增加，可提高其在許多介質(zhì)的耐應(yīng)力腐蝕中的穿晶型應(yīng)力腐蝕。鉬在奧氏體鋼管中雖對(duì)防止應(yīng)力腐蝕無(wú)直接作用，但它可以提高耐孔蝕性能，而孔蝕常常又是應(yīng)力腐蝕的起源。因此，由于含鉬鋼提高了耐Cl^-引起的孔蝕從而也改善了耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。所以高鎳、高鉬的00Cr18Ni18Mo5Cu、00Cr20Ni25Mo4.5Cu、00Cr20Ni18Mo6Cu等奧氏體不銹鋼的焊接接頭耐應(yīng)力腐蝕總是比一般奧氏體鋼管的要好。

  順便指出，常用的18-8型18-12-2型奧氏體不銹鋼管的焊縫中通常都含有4%~12%的鐵素體，與鐵素體－奧氏體雙相鋼一樣，含有鐵素體的奧氏體鋼焊縫的耐應(yīng)力腐蝕的性能優(yōu)于同成分但無(wú)鐵素體的奧氏體焊縫金屬。

3. 焊接接頭孔蝕

  在CI^-(及Br、I^-)離子的介質(zhì)中，不銹鋼表面常發(fā)生孔（點(diǎn)）蝕?？孜g是因金屬表面非金屬夾雜物、析出相、晶界露頭等處鈍化膜較脆弱，在特定的介質(zhì)作用下產(chǎn)生。焊縫晶粒粗大、疏松且因焊接時(shí)焊劑、藥皮參予冶金反應(yīng)，焊縫中常常存在Al₂O₃、MnS、SiO₂、TiN、TiO₂等雜質(zhì)和夾雜物。因此在同樣條件下焊縫比母材的孔蝕敏感性大。同時(shí)由于焊接時(shí)的飛濺、表面氧化色等使HAZ部分的母材的鈍化膜遭到破壞和鈍化膜的修復(fù)能力較差，在CI^-離子溶液中引起孔蝕。因此防止焊接接頭的孔蝕，首先應(yīng)盡可能提高焊縫金屬的純潔度，減少焊縫的雜質(zhì)以及焊后要仔細(xì)清理焊縫及其附近母材的表面和進(jìn)行表面鈍化處理。由于Cr、Mo、N等元素對(duì)提高耐孔蝕性非常有效，為了提高不銹鋼管焊接接頭的鈍化和再鈍化能力，要選用高Cr、Mo的奧氏體不銹鋼管及其配套焊材。同時(shí)盡可能選用能保持焊縫純潔度的GTAW、GMAW、PAW等氣體保護(hù)焊工藝。