參考文獻：

[1] 宋冠宇, 趙杰,程從前, 等.核電用奧氏體不銹鋼表面鐵素體污染的影響及對策. 腐蝕與防護,2011, 32(10).

[2] 潘春旭. 異種鋼焊接性的研究現(xiàn)狀和進展.能源工程焊接國際論壇論文集, 2005.

[3] 閆康平, 王貴欣,羅春暉. 過程裝備腐蝕與防護.第三版. 北京:化學工業(yè)出版社, 2016

本文討論的是碳鋼和奧氏體不銹鋼接觸、相焊時可能出現(xiàn)的問題及對策。

在壓力容器選材時，與介質直接接觸的，尤其是有應力腐蝕的，是禁止異種鋼焊接的。但像換熱管管箱，內襯不銹鋼的碳鋼法蘭需要與不銹鋼筒體對接，支座本體材質基本上為碳鋼，而墊板材質與筒體一致有可能是不銹鋼，類似于這種不直接與介質接觸，異種鋼焊接也是允許的。

1. 異種鋼接觸

根據(jù)文獻[1]有：

奧氏體不銹鋼零部件在加工、熱處理、裝配、儲運及使用等過程中，如果沒有嚴格的表面防護或隔離措施，難免與鐵素體鋼（注意，不是單指鐵素體不銹鋼）接觸，導致表面鐵的沉積，沉積物起始為游離態(tài)鐵素體，常以粒子形態(tài)存在，這種現(xiàn)象稱為鐵素體污染。

鐵素體污染會破壞奧氏體不銹鋼表面的鈍化膜，在一定的腐蝕環(huán)境中，可能會誘發(fā)電偶腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等。

如果鐵素體只是粘附于不銹鋼表面，未侵入不銹鋼基體，在空氣中放置一段時間后表面會有明顯的銹跡。這是發(fā)生了電偶腐蝕，鐵粒子作為陽極優(yōu)先腐蝕，不銹鋼作為陰極得到了保護，這種情況下鐵素體污染對不銹鋼基本的破壞作用很小。

如果鐵粒子嵌入不銹鋼表面，同樣會破壞不銹鋼表面鈍化膜的完整性，當暴露于腐蝕介質中時，鐵素體污染降低了不銹鋼的點蝕電位，增大了不銹鋼發(fā)生點蝕的傾向，這是比較危險的。

不銹鋼表面的拋光、酸洗鈍化可以有效去除鐵粒子，清除鐵素體的污染。

此前我們也討論過壓力容器表面處理，見《整理丨壓力容器的表面處理》。

2. 異種鋼焊接

依據(jù)文獻[2]有：

從經(jīng)濟和便利性考慮，奧氏體鋼和鐵素體鋼之間的焊接，有時是不可避免的和必須的，但此類異種鋼焊接存在以下一些問題：

a）焊縫金屬與稀釋

焊縫金屬是由熔化的母材和填充金屬混合而成，局部熔化了的母材在焊縫中的效果可以認為是被稀釋了。如果母材被焊縫過多的稀釋而引起成分和組織變化，就會影響焊縫金屬的性能。稀釋問題在異種鋼焊接中相對比較突出。

b）碳遷移

在焊后熱處理或高溫運行時，異種鋼焊接接頭還容易出現(xiàn)碳遷移。需要指出的是，碳遷移并不是由濃度差引起，而是由化學勢差引起的上坡擴散，此時碳是從含Cr量較低的含Cr量較高的區(qū)域遷移，分別形成增碳層、脫碳層。

碳遷移會造成接頭高溫力學性能下降，增碳層韌性下降，脫碳層強度下降。

C）另外，由于異種鋼的熱膨脹系數(shù)不同，還會在焊接界面處產(chǎn)生熱應力。

總的來說，

室溫下異種鋼焊接接頭的力學性能（如拉伸、沖擊、彎曲等）一般優(yōu)于母材，但在高溫或高溫下長期運行后，接頭區(qū)的性能劣于母材；

焊縫和母材之間存在一個薄弱的馬氏體熔合區(qū)，該區(qū)韌性較低，是一個高硬度脆性層；

焊后熱處理或高溫運行中，焊接邊界兩側各產(chǎn)生一個富碳區(qū)和貧碳區(qū)，是裂紋源。

3. 異種鋼焊接接頭的熱處理

按文獻[2]有：

焊后熱處理的目的包括：消除焊接殘余應力；降低應力腐蝕敏感性；軟化熱影響區(qū)；提高焊縫金屬的塑性；使氫逸出。但有部分觀點認為，異種鋼不宜進行焊后熱處理，認為在焊后熱處理的高溫下：

a）碳遷移會使接頭性能惡化；

b）碳化物和σ相析出，會導致金屬脆化和耐腐蝕性降低；

c）再結晶會導致熱影響區(qū)晶粒粗化；

d）不能達到完全消除殘余應力的目的，只能使其重新分布。

HG/T 20584征求意見稿中，規(guī)定：不同鋼號鋼材相焊時，焊后熱處理溫度應按焊后熱處理溫度較高的鋼號執(zhí)行，但溫度不應超過兩者中任一鋼號的下相變點Ac1。