电子束焊工艺对304不锈钢焊缝的抗晶间腐蚀性能影响

不锈钢因为Cr、Ni等元素的加入，在表面形成一层比较致密的氧化膜，这种氧化膜在很多环境中都比较稳定，使得不锈钢有很好的耐蚀性。304不锈钢是目前市场上使用最广泛的一种奥氏体不锈钢，它有…

不锈钢因为Cr、Ni等元素的加入，在表面形成一层比较致密的氧化膜，这种氧化膜在很多环境中都比较稳定，使得不锈钢有很好的耐蚀性。304不锈钢是目前市场上使用最广泛的一种奥氏体不锈钢，它有良好的耐蚀性、耐热性及加工性能。但是304不锈钢在450～850℃的敏化区间容易发生晶间腐蚀。

比较常见的金属材料的焊接方法有电阻焊、摩擦焊、氩弧焊以及电子束焊等。其中电子束焊具有焊缝窄，热影响区相对较小，深宽比大，焊接能量密度高及工艺参数稳定、易控制等优点。电子束焊已经被应用于对焊接工艺稳定性、加工精度以及表面完整性要求较高的航空、航天、核能及国防工业中。

国内对304不锈钢晶间腐蚀的研究有很多，但是对核电站反应堆内304不锈钢焊缝晶间腐蚀的研究相对较少。据报道，有些超超临界锅炉在试水压阶段就发生过焊缝的晶间腐蚀。因此，研究304不锈钢焊缝的晶间腐蚀对核电站的建设和发展具有重要的意义。

上海核工程研究设计院研究人员对304不锈钢进行了电子束焊接，通过金相和X射线衍射分析了焊缝的相与组织，通过极化曲线评价了304不锈钢电子束焊缝的腐蚀情况，通过电化学动电位再活化法定量评价了304不锈钢电子束焊缝的晶间腐蚀敏感性，为304不锈钢电子束焊接工艺的改善提供了参考。

焊接母材采用商用304不锈钢，焊接采用Φ2.0ER308L不锈钢焊丝。304不锈钢及ER308L焊丝的化学成分采用SPECTROMAXxLMM16直读光谱仪测得，结果见表1。采用不填丝电子束焊对304不锈钢进行焊接。

表1 304不锈钢及ER308L焊丝的化学成分（%）

试验结果表明：

（1）采用3种不同的电子束焊工艺焊接的304不锈钢焊缝为铸态组织，组织形态为胞状枝晶，有沿晶界成网状分布的晶界腐蚀沟。添加熔入性焊丝的焊缝的晶粒尺寸最小，且碳化铬析出量最少。

（2）从极化曲线中可以看出，减小热输入和添加熔入性焊丝都能提高电子束焊缝的耐蚀性，且添加熔入性焊丝的焊缝耐蚀性最好。

（3）添加熔入性焊丝后，焊缝的敏化度显著降低，晶间腐蚀减弱。减小真空电子束焊的热输入量也能够降低焊缝的敏化度，但是效果不如添加融入性焊丝的效果显著。