[发明专利]一种高Mn超低Ni双相不锈钢及其高耐蚀性焊接热影响区热加工方法

说明书

本发明公开了一种高Mn超低Ni双相不锈钢及其高耐蚀性焊接热影响区热加工方法，属于双相不锈钢技术领域。本发明将不锈钢铸坯进行预锻造处理、预轧制处理，经过水淬得到板材；将板材进行固溶处理，然后进行水冷；水冷后进行焊接热循环处理，获得焊接热处理试样。本发明在于合理控制焊前热处理工艺和焊接热参数来获得高Mn超低Ni双相不锈钢焊接热影响区的优良耐晶间腐蚀和点腐蚀性能，通过控制高Mn超低Ni双相不锈钢的不同固溶温度、热模拟焊接输入参数来制备得到焊接热影响区试样，并通过动电位极化曲线和双环动电位再活化法测试耐点蚀和晶间腐蚀性能，获得了一种焊接热影响区高耐点蚀和高耐晶间腐蚀性的高Mn超低Ni双相不锈钢。

技术领域

本发明涉及双相不锈钢技术领域，特别是涉及一种高Mn超低Ni双相不锈钢及其高耐蚀性焊接热影响区热加工方法。

背景技术

高锰节镍型双相不锈钢是一种兼有奥氏体和铁素体双相特点的不锈钢，具有良好耐多种介质腐蚀的性能，尤其是在近年来在石油化工和海洋工程等领域得到广泛推广。与现研究较为成熟的奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有良好的抗氯化物腐蚀性能，双相不锈钢相比于奥氏体不锈钢具有优良的焊接性能，不需要进行焊后热处理。Mn和N具有相近的作用，都是作为奥氏体的稳定剂，而且添加一定量的Mn能有效促进N在钢中的溶解度，获得具有良好性能的两相平衡组织，Mn替代Ni元素既能够提高N的溶解度又能提高双相不锈钢的综合性能。目前，Ni的价格是同等重量下Mn的7～9倍，Ni元素是一种贵重的金属元素，属于国家战略资源，所以价格逐年攀升，另外Ni元素对生物具有致畸，致癌等危害，因此，研发一种焊接热影响区具有高耐蚀性能的以Mn代替昂贵Ni型双相不锈钢，不仅可大幅度降低成本而且还能降低对人类危害，在未来有很大的应用前景。

随着双相不锈钢应用领域的扩大，双相不锈钢的耐腐蚀性能也不断提高。但是与普通奥氏体不锈钢焊接相比还是有很多问题，由于双相不锈钢在焊接过程中，要经历多次热循环过程，虽然该过程变化很快且历时短暂，这往往会导致焊接接头的焊缝区和热影响区中相比例和分布状态发生变化，从而影响焊接接头的耐腐蚀性能。此外，双相不锈钢含有较多的合金元素，在接头冷却过程中易产生金属间相、碳氮化物，从而造成焊缝金属周围形成贫钝化元素区，严重的影响到获得接头的耐腐蚀性能。本文中的22Cr高Mn节Ni型双相不锈钢，在焊接热影响区具有优异的耐腐蚀性能。在中国方面申请CN108570629B公开了一种高强度，耐腐蚀的双相不锈钢及其制备方法，方法是在对钢水精炼过程中调节钢中N含量，可以提高双相不锈钢的耐腐蚀性，但是生产工艺极其复杂。在中国发明申请CN111593269A公开了一种耐海水腐蚀双相不锈钢及其制备方法，该制造方法是通过添加一定量的合金元素，时效处理后提高耐海水腐蚀性能。目前高Mn节Ni型双相不锈钢在焊接接头热影响区腐蚀性复杂的环境方面仍然有欠缺。

目前，国内比较关注奥氏体不锈钢的耐腐蚀问题，而对高锰双相不锈钢焊接热影响区的耐腐蚀性能的研究较少，而且目前的高Mn双相不锈钢在具有很强腐蚀性环境中的应用还较少，因为焊接热影响区腐蚀性的繁杂性，使得它的使用依然存在许多问题，加上生产成本高等问题，因此很难满足在腐蚀性复杂环境下的使用，研究高Mn超低Ni型双相不锈钢在焊接热影响区的耐腐蚀性能，不仅能有效解决上述问题，而且可有效提高节Ni双相不锈钢在腐蚀复杂环境中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高Mn超低Ni双相不锈钢及其高耐蚀性焊接热影响区热加工方法，以提高高锰双相不锈钢焊接热影响区的耐腐蚀性能。本发明基于真空冶炼及热压缩实验获取不锈钢，采用循环动电位极化曲线，双环动电位再活化法(DLEPR)测试不同热输入高Mn超低Ni双相不锈钢固溶态和焊接热模拟试样的耐腐蚀性能，分析了不同固溶温度，不同热输入对焊接热影响区腐蚀性的影响规律，获得一种焊接热影响区具有高耐蚀性的高Mn超低Ni双相不锈钢。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明目的之一是提供一种不锈钢的高耐蚀性焊接热影响区热加工方法，包括以下步骤：