无锡邦瑞特金属制品有限公司销售给江苏常熟某日资企业一批奥氏体不锈钢焊管 ,客户对其中一根钢管材质提出了质疑 ,依据是他们可以用磁铁吸住这根钢管 ,因此认为其材质不是奥氏体不锈“钢 ”而是“铁 ”。虽经销售员多方解释说明 ,该客户仍坚持要委托第三方做仲裁检验。后经上海材料研究所检测中心证明 ,这根钢管不仅材质 ,而且晶间腐蚀试验均符合订货合同所依据的 GB /T12771—2000标准的规定。这种现象反映出来的问题实质是奥氏体不锈钢及其焊缝金属中铁素体的含量和铁素体含量测定方法以及对不锈钢可能产生的有害影响 ,这个问题国外在 1960～1980年曾经讨论过。我国目前正处于不锈钢及不锈钢焊管生产及工业应用的快速发展时期 , 2005年不锈钢年产量已达 316 ×104t,仅次于日本 , 2006年有可能会超过日本而成为全球不锈钢第一生产大国。正确认识这些问题对广大用户及不锈钢管制造商都十分有意义

奥氏体不锈钢焊管焊缝铁素体含量稍高是常见现象

　　常温下奥氏体 (面心立方晶格 )不锈钢是无磁性的 ,而铁素体 (体心立方晶格 )不锈钢是有磁性的 ,因此人们常用磁铁能否吸引来区分它们。但是这种简单的方法有时可能会造成误判 ,原因是 :(1)奥氏体是奥氏体不锈钢冶炼、轧制后期的相变产物 ,其前期即不锈钢熔炼到铸锭冷却结晶的过程中会出现铁素体及铁素体相变为奥氏体的过程 ,由于种种原因 ,奥氏体不锈钢会包含少量铁素体且分布不均匀。但轧制的奥氏体不锈钢薄板 ,其铁素体含量可以控制在 2%以下[1 ]。(2)现代技术制造的稀土钴永磁铁 ,其磁场的能量密度可高达 250～440 kJ /m3,比传统的 Fe- Cr - Co永磁铁高 5～8倍[2 ]。这种强磁铁就可能对含有少量铁素体的奥氏体不锈钢产生吸引力 ,甚至吸住奥氏体不锈钢。(3)奥氏体不锈钢焊管焊缝区特定的冷却结晶条件是:熔池体积很小 ,焊缝金属的晶体是在熔池底部及边缘沿着母材半熔化区残留的晶体外延生长 ,结晶速度起初很慢 ,但在焊缝中心区很快 ,焊缝金属冷却结晶是在不平衡热力学条件下快速形成的。因此 ,造成焊缝金属的化学成分因凝固过程中的偏析而很不均匀 ,从而导致奥氏体不锈钢焊缝区铁素体含量可能较高且很不均匀 ,普通304不锈钢焊缝铁素体含量可达到 5% ～7%。美国机械工程学会 (ASME) 1980年对 1 034根不锈钢焊管产品所做的调查研究发现 ,其中只有 0. 2%·03·焊管 ·第 30卷第 5期 ·2007年 9月的焊缝铁素体含量小于 3% ,近 60%的焊缝铁素体含量大于 8%～10% (见表 1)[3 ]。

表 1　美国对常用奥氏体不锈钢焊管产品

　　　　焊缝铁素体含量的调查测定的焊缝铁素体数 FN焊缝数目 /条所占比例 /%<33～9101112>122418129212180930. 243. 412. 520. 517. 49. 0

　注: ①焊缝焊接方法 : GTAW占 61% , SMAW占 20% ,SAW占 17% , GMAW + FCAW占 2%;②表中所列产品焊缝工艺评判的 FN值为 3～10。

　　(4)不锈钢管铁素体含量取决于其化学成分 ,特别是 Ni的含量或 Ni当量 (Nieq =Ni + 35C+20N +0. 25Cu)或 Ni当量与 Cr当量 (Creq =Cr+Mo +0. 7Nb)之比。由于目前世界 Ni价飞涨 ,钢厂在冶炼奥氏体不锈钢时总是把 Ni含量控制在标准值的最低限 ,这就可能造成奥氏体不锈钢管铁素体含量略为偏高。Ni含量较高的奥氏体不锈钢 ,例如我国的OCr25Ni20(相当于美国的 310)是可以得到全奥氏体焊缝组织的 ,只是其价格太高。此外 ,增加 N含量也是降低奥氏体钢及焊缝铁素体含量的有效途径 ,我们已在文献 [4 ]中给出了专门讨论