不鏽鋼刀缺口了怎麼處理
雙相不鏽鋼評估：標準及檢測方法的思考
國際鉬協會大中華區總代表
Gaetano Ronchi
博士
雙相不鏽鋼（超級雙相不鏽鋼）具有優異的機械效能，且具有鐵素體-奧氏體雙相組織的特點。在焊接、熱加工和熱處理等加工過程中，可能會形成不同型別的金屬間相和析出化合物，影響雙相鋼的效能。
本報告的目的是想告訴大家，採用合適的檢測方法和認定標準的重要性。
一、雙相不鏽鋼和金屬間相
鍛軋雙相不鏽鋼的化學成分（重量%）和PREN範圍（PREN-耐點蝕當量數）。第二代雙相不鏽鋼按氮含量定義， 氮合金化可以使熱影響區的韌性和耐腐蝕性接近母材，有可能降低有害金屬間相的形成速率。
雙相不鏽鋼和超級雙相不鏽鋼具有優異的力學效能和腐蝕效能。但是，不同型別的金屬間相是使用中存在的主要問題。在焊接、熱加工和熱處理等加工過程中會有不同的金屬間相析出，從而影響韌性和耐腐蝕性。鎳和鉻含量的微小變化對雙相不鏽鋼中奧氏體和鐵素體的數量有很大影響。
為了研究S雙相不鏽鋼微觀組織的析出行為及其達到平衡條件的途徑，採用電弧熱處理技術形成多級別微觀組織。
熱迴圈使相平衡發生變化，因此，必須確保部件每個部位的相平衡在可接受的範圍內。左圖的開裂失效發生在2507管板與碳鋼殼體連線焊縫的熱影響區。開裂僅發生在2507母材，開裂位置有明顯σ相析出。右圖是熱輸入量和/或層間溫度過高造成σ相析出導致洩漏。
二、無損/現場檢測
如前所述，相平衡很重要，因為它決定了合金的整體效能：鐵素體相提供強度、抗氯化物應力腐蝕開裂、鐵磁性和抗凝固開裂的效能，奧氏體相提供韌性、耐腐蝕性和耐氫致開裂的效能。鐵素體含量30/70通常被人們所接受。
1、相失衡的區域：
1）淬火過快造成鐵素體相含量高
2）焊縫熱影響區極易出現不平衡
需要特別關注：弧擊和焊接噴濺、TIG焊根道次、螺柱焊縫、熱輸入量很低的焊縫、自熔焊縫（無填充）。
γ 過低（<10%）：α發生點蝕，氮化物析出
焊縫金屬中 γ >90%大量應力腐蝕開裂止於α 熱影響區
2、雙相不鏽鋼金屬間相“現場”無損檢測
雙相不鏽鋼效能取決於相比，工業生產中鐵素體相和其它金屬間相的量化倍受關注，不僅檢測結果要可靠，而且要操作便捷。
簡單介紹三種無損檢測方法：
方法一：檢測鐵素體含量
A：鐵素體檢測儀
鐵素體檢測儀利用磁導原理，廣泛用於焊縫金屬鐵素體含量檢測。由於鐵素體是磁性相，該方法是測量感應電流探頭與金屬表面接觸產生的磁場。結果以鐵素體數（FN）為單位，並透過計算自動轉換為%FE。鐵素體檢測儀檢測的特點和弊端：
1）對接觸面的光潔度非常敏感不適用於邊角部位
2）對變形/應力敏感
3）對相變敏感
4）熱影響區尺寸小，不宜控制
5）缺乏適用的普適標定法
B、相圖
WRC-1992 diagram
這種方法的缺點是獲得的值精度較低，因為圖中的線條只是按一些參考值繪製的，而且中間所有的點都是以圖表形式顯示，很難精準，並且所採用的插值方法有很大關係。
不同的雙相鋼產品型別可能得出不同的測量值，因此軋製材料可能不同於鑄造或焊接材料。校準偏移值應基於特定產品和厚度係數（如果相關的話）。
方法二：雙相不鏽鋼表面現場電化學檢測
現行ASTM電化學檢測方法（ASTM G5， G61， G150， G108）受到取樣的限制。部件表面現場檢測可以克服該侷限性。
該檢測法以受檢部件為工作電極，參比電極和對電極放在浸透試驗溶液的襯墊上。
上述方法在可靠性和準確性方面均不適用於HAZ（熱影響區）檢測。他們不能用於非常區域性的檢測。在足夠的放大倍數下，金相網格法（後面將介紹） 是獲得熱影響區相關結果的唯一方法。
方法三：現場電化學檢測雙相不鏽鋼鑄件中的σ相
為了開發聯結器的現場檢測，我們首先需要製備σ相析出量不同的試樣。這些試樣取自一個不含σ相的固溶退火聯結器，然後對試樣進行899℃（1650 °F），5或20分鐘熱處理。從而得到三種試樣，它們在σ溫度範圍的暴露時間分別為0、5或20分鐘。
為了驗證該方法，對多種聯結器進行了檢測試驗，並將現場檢測結果與A923測試方法在相同聯結器的試驗結果進行比較。請注意，當試樣的A923測試合格時，測量電流遠低於50微安，當試樣的A923測試不合格時，測量電流大於50微安。
ASTM A923試驗結果和+600mV電位（相對於SCE）100秒測量的電流值。
現場恆電位測量結果與ASTM A923試驗結果非常吻合
三、雙相不鏽鋼金屬間相檢測標準
ASTM（如A240 板材標準）標準及傳統產品規範均未包含檢測母材和焊縫有害相的金相切片、衝擊和腐蝕試驗。20世紀80年代中期，合格使用者制定了專有技術規範，增加檢測內容及要求。在有些情況下，使用者認為補充檢測會增加成本，沒有必要，供應商也認可。從而造成某些專案使用了劣質雙相不鏽鋼產品（母材或加工製作不達標）。
目前已有兩個重要標準對檢測DSS母材和焊縫中的金屬間相做出規定。
ASTM A923-14 ：奧氏體/鐵素體雙相不鏽鋼有害金屬間相檢測的標準試驗方法：
試驗方法A—用於雙相不鏽鋼浸蝕組織分類的氫氧化鈉腐蝕試驗（第3-7節）
試驗方法B—用於雙相不鏽鋼組織分類的夏比衝擊試驗（第8-13節）
試驗方法C—用於雙相不鏽鋼組織分類的氯化鐵腐蝕試驗（第14-20節）
ASTM A923-14
ASTM A293最初只涉及個別雙相不鏽鋼牌號，而且只針對母材。目的是檢測σ相，不包括χ、氮化物或α‘。檢測方法有三種：
金相切片：
測試方法A：金相試樣在NaOH中浸蝕，不顯示氮化物
衝擊韌性試驗
：試驗方法B：-40°C夏比
衝擊韌性試驗。54J的驗收標準似乎與金屬間相的大量存在無關。達到54J的母材，焊接後存在σ相，實際應用中會顯現出來。
腐蝕試驗 ：ASTM A923-14 腐蝕試驗
用於超級雙相鋼的試驗方法C是按照ASTM G48在40°C 進行24小時試驗。研究表明，對於雙相不鏽鋼鑄件和鍛件，這個溫度太低。試驗溫度50°C 更便於識別。ASTM A923未對焊縫進行詳細闡述。該標準規定兩種試樣：焊縫取樣且全面打磨，表面為“加工態”試樣，僅打磨切割邊。NORSOK、TWI和IIW等機構只要求對切割面打磨，以便在焊接狀態下測試焊縫根部。
該圖顯示了焊縫的焊態根部和酸洗根部之間的巨大差異（ASTM均允許）。酸洗後根部的耐蝕性明顯提高，但是，加工製造中可能無法進行酸洗。
多年來，A293標準飽受批評。雖經多次修訂，但仍不能完全滿足油氣公司的要求。在ISO的支援下，油氣行業的使用者根據自己的需求編寫了一個更適合本行業的標準（ISO 17781），2017年首次頒佈。
ISO 17781-2017 石油石化和天然氣行業——鐵素體/奧氏體（雙相）不鏽鋼微觀組織質量控制試驗方法。本標準適用於從經濟型到特超型所有雙相不鏽鋼牌號。它涵蓋所有的主要生產流程，包括鍛造、鑄造和HIP（熱等靜壓），但不包括增材製造。它還涵蓋了所有雙相鋼牌號的焊縫。每個牌號和每種產品型別都有各自的篩選標準。接頭焊態組織有其特殊要求。
ISO 17781-2017試驗方法包含：
1）微觀組織分析
首先在低倍鏡下檢查金相切片，掃描整個樣本。然後在高倍鏡下檢查受影響的區域。第三相通常出現在鑄件和焊縫的晶界三相點和枝晶間距處。
2）鐵素體含量檢測
浸蝕通常分為兩步進行：10%草酸和20%-40%氫氧化鈉或氫氧化鉀。浸蝕後可看到σ相和χ相，以及未納入ASTM A293的氮化物。
3）V型缺口衝擊韌性試驗
部分雙相鋼產品衝擊韌性要求
4）腐蝕試驗
ISO 17781-2017試驗採用高合金雙相鋼G48腐蝕試驗標準和經濟型雙相鋼ASTM A1084 試驗標準。標準規定了每個牌號的試驗溫度，驗收標準為最大重量損失（4 g/m2），且放大倍數為X20時無點蝕跡象。這是因為氮化物可以在沒有任何可見點蝕的情況下造成嚴重的重量損失。該試驗還包括焊縫試驗，包括取樣位置和製備，不同牌號有不同的指標和引數。
四、總結
1、雙相不鏽鋼（DSS）具有鐵素體-奧氏體雙相微觀組織。在焊接、熱加工和熱處理等加工製造過程中，可能會形成不同型別的金屬間相和析出化合物，它們會影響鋼的效能。
2、無損檢測和現場檢測操作簡便，但操作時需慎重。它們具有重要的參考價值，但一般不作為評估工藝和產品是否符合預期使用條件的依據。
3、ISO 17781對檢測要求和判定標準要求很高。試驗的目的是防止不達標的材料進入油氣行業。不過，在其它許多行業，由於質量原因，雙相不鏽鋼也出現一些問題。其它行業在採購或加工雙相不鏽鋼時，沒有理由不採用ISO 17781標準。
本文由常州精密鋼管部落格網/不鏽鋼分會整理