316L复合板接头焊后热处理，550℃，高了！

本文摘自文献：王凤会, 刘立伟, 许静, 等. 550℃热处理对Q345R/316L复合板焊接接头残余应力及腐蚀性能的影响[J]. 焊接技术, 2017, 46(4).  

注：本文中的“焊后热处理”取GB/T 30583的定义，仅指消除焊接残余应力的热处理。 

焊接是一个不均匀加热的过程，而焊接残余应力的产生正是随着这一不均匀过程变化的材料热弹性应力应变动态过程。焊接残余应力是焊件产生变形、开裂和腐蚀失效的主要原因。因此，应采取各种有效措施将焊接残余应力和焊接变形降至最小，必要时进行焊后消除应力热处理。（注：热处理只是消除焊接残余应力的方法之一）

复合板材料的构件焊接后，也同样面临着焊接残余应力的问题。文献采用一厚度为13+3的Q345R+316L热轧复合板（复合钢板标准GB/T 8165）作为焊接试板，采用焊条电弧焊，进行平焊对接。

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焊接时先焊Q345R 碳钢侧，背面清根后焊接316L不锈钢侧，其中不锈钢侧的焊接包括过渡层焊接及复层焊接。复合板的焊接工艺采用优化后的非对称的X形坡口。

复合板焊接后，首先采用盲孔法测量焊接接头碳钢侧、不锈钢侧焊缝周围的残余应力（应力值分别为285MPa、270MPa）；然后再对焊接试板进行热处理，热处理工艺为：热处理炉加热至550℃，保温2h后打开炉门，随炉冷却至室温；此后，再次测量残余应力，及进行晶间腐蚀试验。

残余应力测试表明，热处理后焊接接头残余应力大幅度降低，碳钢侧降低了58%，不锈钢侧降低了27%。

晶间腐蚀试验采用GB/T 4334 硫酸-硫酸铜法，试验经溶液处理后，进行背弯试验，然后对接头区进行裂纹检测。通过金相显微镜观察到，裂纹由盖面层焊道表面发生起裂，裂纹尖端在两焊道界面处截止。对晶间腐蚀开裂试样焊缝区利用电子探针进行分析，复层焊缝区晶界处有大量C、Cr元素的富集，说明焊缝区组织晶界有碳化铬析出，造成晶间贫铬晶界弱化，导致晶界率先受到腐蚀，在力的作用下引起开裂。

综上，550℃、2h，这一热处理工艺，对于13+3的Q345R+316L复合板焊接接头来说，热处理温度是过高的，虽然能够有效降低焊接残余应力，但也已导致复层金属出现晶间贫铬，特定介质下会引起晶间腐蚀。