Effect of delta ferrite content on the corrosion resistance of type 316 clad metals

Authors


Abstract

Austenitic claddings of type 316 were obtained by SMAW (Shielded Metal Arc Welding) and SAW (Submerged Arc Welding) processes, using type 316 L electrodes on low carbon boiler steel (SA 515 Gr 60) with type 309 L as a barrier layer deposited by the SAW process. Welding heat input was changed in order to obtain different ferrite contents in the cladding. The clad samples were post-weld heat treated at 650°C for 50 and 200 h. The top layer of the cladding was removed and the specimens were then subjected to intergranular corrosion tests (ASTM A-262-75, practices A, B, C and E, viz. 10% oxalic acid electrolytic etch; ferric sulfate −50% sulfuric acid; 65% nitric acid and copper-copper sulfate −16% sulfuric acid tests) and controlled potential etching test.

The study indicated that the ferrite content of the cladding decreases with increasing current. Ferrite transformed after PWHT (post weld heat treatment) was relatively more in claddings obtained with low heat input and containing high ferrite content in the as-clad condition. PWHT led to brittle fracture of high ferrite claddings (above 10 FN).

The corrosion attack of ferrite was found to depend on environment. 65% nitric acid attacked ferrite preferentially, whereas in acid-ferric sulfate, ferrite was intact and austenite was attacked. No sample exhibited susceptibility to intergranular corrosion in the as-clad or PWHT conditions in the copper-copper sulfate −16% acid test. However, PWHT specimens with low ferrite contents (3.55 FN) exhibited grain boundary precipitation at the interface of two adjacent layers. In general, ferrite was found to be beneficial in controlling corrosion rates of clad metals after PWHT. Heat input, within the range studied, did not affect the corrosion rates significantly.

Abstract

Einfluß des Deltaferritgehalts auf die Korrosionsbeständigkeit von mit Stahl 316 plattierten Metallen

Austenitische Plattierungen mit Stahl 316 wurden durch Schutzgas-Metall-Lichtbogenschweißen und Unterpulverschweißen mit Elektroden aus 316 L auf niedrig gekohltem Kesselblech (SA 515 Gr 60) hergestellt, wobei Stahl 309 L als Sperrschicht mittels Unterpulverschwei-ßen aufgebracht wurde. Der Wärmeeintrag beim Schweißen wurde variiert, um in der Plattierung unterschiedliche Ferritgehalte einzustellen. Die plattierten Proben wurden nach dem Schweißen wärmebehandelt (650°C, 50 und 200 h). Die oberste Plattierungsschicht wurde abgetragen und die Proben anschließend auf Anfälligkeit für interkristalline Korrosion untersucht (ASTM A-262-75, A, B, C und E, d.h. 10% Oxalsäure, elektrolytisch, Eisensulfat + 50% ige Schwefelsäure; 65%ige Salpetersäure; Kupfer/Kupfersulfat −16%ige Schwefelsäure); außerdem wurde auch ein ätzversuch bei kontrolliertem Potential durchgefüuhrt.

Die Untersuchung hat gezeigt, daß der Ferritgehalt der Plattierung mit zunehmender Stromstärke abnimmt. Der Anteil des umgewandelten Ferrits nach der Wärmebehandlung nach dem Schweißen war in den Plattierungen mit niedrigem Wärmeeintrag und hohem Ferritgehalt etwas erhöht. Die Wärmebehandlung im Anschluß an das Schweißen führte zum Sprödbruch von Plattierungen mit hohem Ferritgehalt (> als 10%).

Der Korrosionsangriff des Ferrits ist abhängig vom jeweiligen Medium: 65% ige Schwefelsäure treibt den Ferrit bevorzugt an, während in Eisensulfat-Schwefelsäure der Ferrit intakt bleibt, der Austenit hingegen angegriffen wird. Keine der untersuchten Proben war im unbehandelten Plattierungszustand oder nach Wärmebehandlung anfällig für interkristalline Korrosion in Kupfer/Kupfersulfat −16% Schwefelsäure. Proben mit niedrigem Ferritgehalt (3,55%), die nach dem Schweißen wärmebehandelt wurde, wiesen an der Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Schichten Korngrenzenausscheidungen auf. Im allgemeinen hat sich der Ferrit als günstig für das Korrosions-verhalten von plattierten Metallen nach Wärmebehandlung erwiesen. Der Wärmeeintrag im untersuchten Bereich führte zu keiner wesentlichen Beeinflussung der Korrosionsgeschwindigkeit.

Ancillary