電子束焊工藝對304不銹鋼焊縫的抗晶間腐蝕性能影響

不銹鋼因為Cr、Ni等元素的加入，在表面形成一層比較致密的氧化膜，這種氧化膜在很多環境中都比較穩定，使得不銹鋼有很好的耐蝕性。304不銹鋼是目前市場上使用最廣泛的一種奧氏體不銹鋼，它有…

不銹鋼因為Cr、Ni等元素的加入，在表面形成一層比較致密的氧化膜，這種氧化膜在很多環境中都比較穩定，使得不銹鋼有很好的耐蝕性。304不銹鋼是目前市場上使用最廣泛的一種奧氏體不銹鋼，它有良好的耐蝕性、耐熱性及加工性能。但是304不銹鋼在450～850℃的敏化區間容易發生晶間腐蝕。

比較常見的金屬材料的焊接方法有電阻焊、摩擦焊、氬弧焊以及電子束焊等。其中電子束焊具有焊縫窄，熱影響區相對較小，深寬比大，焊接能量密度高及工藝參數穩定、易控制等優點。電子束焊已經被應用于對焊接工藝穩定性、加工精度以及表面完整性要求較高的航空、航天、核能及國防工業中。

國內對304不銹鋼晶間腐蝕的研究有很多，但是對核電站反應堆內304不銹鋼焊縫晶間腐蝕的研究相對較少。據報道，有些超超臨界鍋爐在試水壓階段就發生過焊縫的晶間腐蝕。因此，研究304不銹鋼焊縫的晶間腐蝕對核電站的建設和發展具有重要的意義。

上海核工程研究設計院研究人員對304不銹鋼進行了電子束焊接，通過金相和X射線衍射分析了焊縫的相與組織，通過極化曲線評價了304不銹鋼電子束焊縫的腐蝕情況，通過電化學動電位再活化法定量評價了304不銹鋼電子束焊縫的晶間腐蝕敏感性，為304不銹鋼電子束焊接工藝的改善提供了參考。

焊接母材采用商用304不銹鋼，焊接采用Φ2.0ER308L不銹鋼焊絲。304不銹鋼及ER308L焊絲的化學成分采用SPECTROMAXxLMM16直讀光譜儀測得，結果見表1。采用不填絲電子束焊對304不銹鋼進行焊接。

表1 304不銹鋼及ER308L焊絲的化學成分（%）

試驗結果表明：

（1）采用3種不同的電子束焊工藝焊接的304不銹鋼焊縫為鑄態組織，組織形態為胞狀枝晶，有沿晶界成網狀分布的晶界腐蝕溝。添加熔入性焊絲的焊縫的晶粒尺寸最小，且碳化鉻析出量最少。

（2）從極化曲線中可以看出，減小熱輸入和添加熔入性焊絲都能提高電子束焊縫的耐蝕性，且添加熔入性焊絲的焊縫耐蝕性最好。

（3）添加熔入性焊絲后，焊縫的敏化度顯著降低，晶間腐蝕減弱。減小真空電子束焊的熱輸入量也能夠降低焊縫的敏化度，但是效果不如添加融入性焊絲的效果顯著。