一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件及制备方法，该奥氏体不锈钢抗氢脆焊件内的铁素体含量为7％～9％，且树枝状铁素体的含量在铁素体总含量中的占比大于70％。本发明专利技术中，铁素体的树枝状形态特征能够为氢原子的扩散提供更多通道，降低氢原子在奥氏体与铁素体两相界面处的富集程度，且树枝状形态的主导分布能够均匀化焊件整体的氢分布，以此提高焊件的抗氢脆性能。高焊件的抗氢脆性能。高焊件的抗氢脆性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件及制备方法


[0001]本专利技术涉及抗氢脆装备
，特别涉及一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件及制备方法。

技术介绍

[0002]氢能作为新型发展能源，具备来源广、无污染、循环可再生等优点，从而有效缓解了世界资源短缺与环境污染问题，被誉为21世纪最理想的终极能源。其中，高压气相储氢系统已成为世界各国氢能产业推进的重点，而奥氏体不锈钢由于其良好的抗氢脆性能，在高压气相储氢领域具有良好的应用前景，广泛应用于高压气相储氢部件的制备。
[0003]采用焊接工艺对奥氏体不锈钢母材进行加工，可为高压气相储氢部件的结构及尺寸提供更多的制备选择。为了制造满足实际工程需求的储氢部件，进而建设安全、稳定的高压气相储氢系统，对奥氏体不锈钢母材进行焊接加工这一流程必不可少。然而，焊接加工过程中发生的热循环会促使储氢焊接部件中产生更为复杂的显微组织(铁素体相)，从而导致储氢焊接部件与基材之间出现不同的氢脆敏感性。此外，高压气相储氢部件长期服役于高压氢气环境中，这将导致储氢焊接部件更易发生氢脆现象，大幅降低了储氢焊接部件的服役寿命，甚至会导致高压气相储氢系统发生严重的安全事故。
[0004]因此，如何提高氢能装备用焊接部件抗氢脆性能是亟待解决的重要问题。目前虽然已有文献提出改善焊件抗氢脆性能的方法，例如专利文献中CN202011076334.9公开了一种用于高压氢环境奥氏体不锈钢316L材料的焊接工艺，提出以改变焊接填充材料，提高焊件中的镍含量及镍当量，促进焊件的奥氏体化，以此提高焊件抗氢脆性能。但是，该文献提出的方法并未考虑母材中固有的铁素体及焊接热循环导致新生成的铁素体对焊件氢脆产生的影响，且该文献中无对比实例，难以确定该方法对焊件抗氢脆性能的提升效果，同时，高镍含量的焊接填充材料昂贵，导致焊件的生产成本高。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件及制备方法，以提高焊件抗氢脆性能。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件，该奥氏体不锈钢抗氢脆焊件内的铁素体含量为7％～9％，且树枝状的铁素体含量在铁素体总含量中的占比大于70％。
[0007]相较现有技术，本专利技术中，铁素体的树枝状形态特征能够为氢原子的扩散提供更多通道，降低氢原子在奥氏体与铁素体两相界面处的富集程度，且树枝状形态的主导分布能够均匀化焊件整体的氢分布，以此提高焊件的抗氢脆性能。
[0008]进一步地，树枝状的铁素体包括主轴，以及由所述主轴上延伸出多个枝晶轴。
[0009]进一步地，所述枝晶轴的数量不小于5。
[0010]进一步地，所述主轴的长度大于15um。
[0011]进一步地，所述主轴的轴宽大于所述枝晶轴的轴宽。
[0012]进一步地，当所述主轴为非直线状时，所述主轴的初始端与末端的连线长度大于所述主轴长度的1/2。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0014]在焊接环境中定位放置两块待焊接的不锈钢板材，采用平板对焊；
[0015]将装有不锈钢焊条的焊枪采用熔化极钨极氩弧焊方式对两块待焊接的不锈钢板材进行焊接，其中，焊接电流为195～205A，焊接电压为25～27V，焊接速度为33～37cm/min。
[0016]进一步地，所述不锈钢焊条的材质为E308不锈钢。
附图说明
[0017]图1为本专利技术中氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件中铁素体的结构示意图；
[0018]图2(a)为对比例1中焊接处理后304奥氏体不锈钢抗氢脆焊件的显微组织；
[0019]图2(b)为对比例2中焊接处理后304奥氏体不锈钢抗氢脆焊件的显微组织；
[0020]图2(c)为实施例1中焊接处理后304奥氏体不锈钢抗氢脆焊件的显微组织；
[0021]图3(a)为对比例1中非树枝状铁素体(1)充氢前后电势分布的演化；
[0022]图3(b)为对比例2中非树枝状铁素体(2)充氢前后电势分布的演化；
[0023]图3(c)为实施例1中树枝状铁素体充氢前后电势分布的演化；
[0024]图4为对比例1、对比例2和实施例1的应力应变曲线图；
[0025]图5(a)为对比例1中拉伸断口中心形貌图；
[0026]图5(b)为对比例1中拉伸断口边缘形貌图；
[0027]图5(c)为对比例2中拉伸断口中心形貌图；
[0028]图5(d)为对比例2中拉伸断口边缘形貌图；
[0029]图5(e)为实施例1中拉伸断口中心形貌图；
[0030]图5(f)为实施例1中拉伸断口边缘形貌图；。
[0031]主要元件符号说明：
[0032]主轴10枝晶轴11
[0033]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]请参阅图1，第一方面，本专利技术一实施例中提供的一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件，该奥氏体不锈钢抗氢脆焊件内的铁素体含量为7％～9％，且树枝状的铁素体含
量在铁素体总含量中的占比大于70％。
[0037]需要说明的是，本专利技术中，铁素体的树枝状形态特征能够为氢原子的扩散提供更多通道，降低氢原子在奥氏体与铁素体两相界面处的富集程度，且树枝状形态的主导分布能够均匀化焊件整体的氢分布，以此提高焊件的抗氢脆性能。
[0038]请参阅图1，具体的，树枝状的铁素体包括主轴10，以及由所述主轴10上延伸出多个枝晶轴11。
[0039]在本专利技术一优选实施例中，所述枝晶轴11的数量不小于5，以便具有较佳的抗氢脆性能。
[0040]在本专利技术另一优选实施例中，所述主轴10的轴宽大于所述枝晶轴11的轴宽，以便具有较佳的抗氢脆性能。
[0041]在本专利技术一优选实施例中，所述主轴10的长度大于15um，以便具有较佳的抗氢脆性能。
[0042]在本专利技术另一优选实施例中，当所述主轴10为非直线状时，所述主轴10的初始端与末端的连线长度大于所述主轴10长度的1/2。如所述主轴为弯折状或弯曲状态，其抗氢脆性能相对较差。
[0043]第二方面，本专利技术提供了一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件的制备方法，该制备方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件，其特征在于：该奥氏体不锈钢抗氢脆焊件内的铁素体含量为7％～9％，且树枝状的铁素体含量在铁素体总含量中的占比大于70％。2.根据权利要求1所述的氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件，其特征在于，树枝状的铁素体包括主轴，以及由所述主轴上延伸出多个枝晶轴。3.根据权利要求2所述的氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件，其特征在于，所述枝晶轴的数量不小于5。4.根据权利要求2所述的氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件，其特征在于，所述主轴的长度大于15um。5.根据权利要求2所述的氢能装备用奥氏体不锈钢抗氢脆焊件，其特征在于，所述主轴的轴宽大于所述枝晶轴的轴宽。6.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周池楼，戴鹏智，何默涵，刘先晖，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：