奧氏體型不銹鋼都具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性,因而常常被用來制成各種形狀的構件、容器或管道。這樣一來,奧氏(shi)體不銹鋼被焊接的機會也因此比其他不銹鋼大得多。這類鋼的韌性、塑性本來就好,又不會發生任何的淬火硬化,所以,盡管其線膨脹系數比碳鋼大得多,焊接過程中的彈、塑性應力和應變量很大,卻極少出現冷裂紋。奧氏體不銹鋼焊接接頭不存在淬火硬化區,又由于它有很強的加工硬化能力,所以,即使受焊接熱影響而軟化的區域,其抗拉強度仍然不低。可以這樣認為,只要是不誤用焊接填充材料,焊接接頭強度不是焊接性的重點。該類鋼的熱脹冷縮特別大,所帶來的焊接性問題,主要有兩個:一個是熱裂紋問題,這與該類鋼的晶界特性和對某些微量雜質如硫、磷等敏感有關;另一個則是焊接變形較大的問題。


  奧氏體型不銹(xiu)鋼的(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)特別優良,這是(shi)其獲得(de)最為廣泛應(ying)用調焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)各(ge)(ge)種耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)能(neng)力(li)。人(ren)們針對各(ge)(ge)種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)環(huan)境和腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)機理,選(xuan)用各(ge)(ge)種耐(nai)(nai)不同腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)奧氏體型不銹(xiu)鋼。因此(ci),對于(yu)相應(ying)于(yu)每一種用于(yu)某種特定環(huan)境中(zhong)(zhong)的(de)不同鋼種,焊接(jie)接(jie)頭(tou)都應(ying)滿足其在特定環(huan)境中(zhong)(zhong)的(de)特殊(shu)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性要(yao)求。于(yu)是(shi),焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)問題自然也是(shi)焊接(jie)工作(zuo)者(zhe)不可(ke)回避的(de),必須面對的(de)最主(zhu)要(yao)問題,也應(ying)是(shi)不銹(xiu)鋼焊管生產廠關注(zhu)的(de)主(zhu)題。


   奧氏體(ti)不(bu)銹鋼是使用最(zui)為(wei)廣泛(fan)的(de)不(bu)銹鋼,這和它具有(you)良好的(de)機械性(xing)能(neng)、耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng),其焊接性(xing)在高合金(jin)鋼中被認為(wei)是最(zui)好的(de)有(you)關。鉻(ge)-鎳奧氏體(ti)鋼具有(you)良好的(de)焊接性(xing),無淬(cui)硬(ying)性(xing),因(yin)而在熱影響(xiang)區(qu)內無淬(cui)硬(ying)現象(xiang),同時(shi)也無晶粒粗大化。但(dan)在焊接中存在以下問(wen)題:


一、碳化鉻的形成,降低了(le)焊接接頭抗(kang)晶間腐蝕的能力


  奧氏體不銹鋼焊接接頭可有三種晶間腐(fu)蝕的情況:焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區腐蝕及刀(dao)狀(zhuang)腐蝕(shi)。關于奧氏體鋼晶間腐蝕的機理,一般用“貧鉻”理論來解釋。在固溶狀態下,奧氏體鋼中的碳過飽和固溶于奧氏體中。加熱過程中,過飽和的碳將以Cr23C6。的形式沿晶界析出。Cr23C6中含鉻量大大超過奧氏體基體中的含鉻量,因而使晶界附近含鉻量顯著下降,晶內的鉻原子又來不及擴散及時補充,故形成貧鉻層(Cr<11.7%).貧鉻層的電極電位比晶體內低得很多,在腐蝕質的作用下,電極電位低的晶界將成為陽極,被腐蝕溶解。


   1. 焊縫晶(jing)間腐蝕(shi)和母材上敏化溫度區腐蝕(shi)


   18-8型不銹鋼在450℃~850℃加熱時,具有晶(jing)間(jian)腐蝕傾向,這一溫度范圍(wei)稱為敏化溫度區間(jian)。


    焊縫晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)可有兩種情況,一種情況為(wei)焊接線能量(liang)過(guo)大或多層(ceng)焊時(shi)焊縫金屬(shu)在敏化(hua)(hua)溫度區間(jian)(jian)(jian)停留時(shi)間(jian)(jian)(jian)過(guo)長所(suo)引(yin)起,即(ji)焊接狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下(xia)已有碳(tan)化(hua)(hua)鉻析出而(er)形成貧鉻層(ceng);另一種情況是焊接狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下(xia)耐蝕(shi)性良好,焊后(hou)經受了敏化(hua)(hua)加熱的(de)條件,因而(er)具有晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)傾向(xiang)。


   熱(re)(re)(re)影響區(qu)(qu)、敏化(hua)區(qu)(qu)的(de)晶間腐蝕傾向也是(shi)由于形成(cheng)貧鉻(ge)層所致。但因為(wei)焊接(jie)熱(re)(re)(re)循環具有快速連續加熱(re)(re)(re)的(de)特點,碳化(hua)鉻(ge)的(de)析出需要(yao)在更高(gao)的(de)溫(wen)(wen)(wen)度下(xia)(xia)才能(neng)較快進行,因此,焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)敏化(hua)區(qu)(qu)溫(wen)(wen)(wen)度范圍為(wei)600℃~1000℃,高(gao)于平衡加熱(re)(re)(re)條件(jian)下(xia)(xia)的(de)敏化(hua)區(qu)(qu)溫(wen)(wen)(wen)度450℃~850℃。


  焊縫和熱(re)影響區晶(jing)(jing)間腐蝕傾向與含碳量、加熱(re)溫度和保溫時間等因(yin)素有關(guan)。因(yin)此,為提高焊接接頭抗晶(jing)(jing)腐蝕能力,一般宜采取以下措施:

 

  ①. 減小母材及焊縫中的含碳量,使加熱時減少或避免Cr32C6析出,消除產生貧鉻層的機會。例如,超低碳(C≤0.03%)不銹鋼由于含碳量較低,具有優良的抗蝕性能,但是超低碳不銹鋼的冶煉成本高。


  ②. 在鋼中(zhong)添加穩(wen)定化元素鈦(tai)、鈮等,使之優(you)先形成MC,而避免(mian)形成貧(pin)鉻(ge)層(ceng)。


  ③. 使(shi)(shi)焊(han)縫形成奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)加少(shao)量(liang)鐵素體(ti)(ti)的雙相組(zu)織。當焊(han)縫中存(cun)在(zai)一定數量(liang)的鐵素體(ti)(ti)時(shi),可(ke)以(yi)細化晶(jing)(jing)粒,增加晶(jing)(jing)界面(mian)積,使(shi)(shi)晶(jing)(jing)界單位面(mian)積上(shang)的碳化鉻(ge)析出量(liang)減少(shao),減輕貧(pin)(pin)鉻(ge)程度(du)。鉻(ge)在(zai)鐵素體(ti)(ti)中溶解度(du)較大,Cr2C6優先在(zai)鐵素體(ti)(ti)中形成,而不致使(shi)(shi)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)界貧(pin)(pin)鉻(ge);此外,散布(bu)在(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)之間的鐵素體(ti)(ti),還(huan)可(ke)能防止(zhi)腐蝕沿晶(jing)(jing)界向內部擴(kuo)展(zhan)。


  ④. 控制在敏(min)化(hua)溫度區間的(de)停留(liu)時(shi)間。調整(zheng)焊(han)(han)接(jie)熱循(xun)環(huan),盡可(ke)能縮短600℃以上的(de)高溫停留(liu)時(shi)間,以防(fang)止焊(han)(han)縫(feng)及熱影響區大量析出碳化(hua)鉻。如選(xuan)擇能量密度高的(de)焊(han)(han)接(jie)方法(如等離子弧(hu)焊(han)(han)),選(xuan)用較小的(de)焊(han)(han)接(jie)線(xian)能量,焊(han)(han)縫(feng)背面(mian)(mian)通氬氣或(huo)采用銅(tong)墊(dian)增(zeng)加焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)冷卻(que)速度,減少起弧(hu)、收(shou)弧(hu)次數以避(bi)免(mian)重復加熱,多層(ceng)焊(han)(han)時(shi)與(yu)腐(fu)蝕介(jie)質的(de)接(jie)觸面(mian)(mian)盡可(ke)能最后施焊(han)(han)等,均可(ke)以減少接(jie)頭的(de)晶(jing)間腐(fu)蝕傾(qing)向。


 ⑤. 焊后進行固溶處理或穩定化退火。固溶處理可使已析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,但一般只適用于較小的工件。穩定化退火是將工件加熱到850℃~900℃保溫后空冷。其作用為使碳化物充分析出,并促使鉻加速擴散而消除貧鉻區。


 2. 焊(han)接接頭的刀(dao)狀腐(fu)蝕


   刀狀腐蝕簡稱刀蝕,它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕,只發生在含有穩定劑的奧氏體鋼(如321不銹鋼316Ti不銹鋼等)的焊接接頭中。刀狀腐蝕的腐蝕部位在熱影響區的過熱區,沿熔合線發展,開始寬度僅3~5個晶粒,逐步擴大至1.0mm~1.5mm。因形狀如刀刃,故稱刀狀腐蝕。


 高溫(wen)(wen)(wen)過(guo)熱和中溫(wen)(wen)(wen)敏(min)化(hua)是導致焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)產(chan)生刀(dao)蝕的(de)重要條件(jian)。含有穩定劑的(de)奧氏體(ti)鋼(gang),一(yi)般(ban)以固溶狀態(tai)供(gong)貨,此(ci)時鋼(gang)中少部分的(de)碳(tan)(tan)固溶于(yu)奧氏體(ti),其余大部分碳(tan)(tan)則(ze)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)TiC或(huo)NbC.焊(han)接(jie)(jie)時,在(zai)(zai)溫(wen)(wen)(wen)度超過(guo)1200℃的(de)過(guo)熱區(qu)中,這(zhe)些碳(tan)(tan)化(hua)物將(jiang)溶入(ru)固溶體(ti)。由(you)于(yu)碳(tan)(tan)的(de)擴(kuo)散能力(li)較(jiao)強,在(zai)(zai)冷卻過(guo)程中將(jiang)偏聚在(zai)(zai)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)過(guo)飽(bao)和狀態(tai),而鈦(tai)則(ze)因擴(kuo)散能力(li)低而留于(yu)晶(jing)(jing)內(nei)。當焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)在(zai)(zai)敏(min)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度區(qu)間(jian)再(zai)次加熱時,過(guo)飽(bao)和的(de)碳(tan)(tan)將(jiang)在(zai)(zai)晶(jing)(jing)間(jian)以CraC.形(xing)(xing)(xing)(xing)式析出,在(zai)(zai)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)貧鉻層,使焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)抗蝕性能降低。從以上分析可知,刀(dao)狀腐蝕的(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)根源也在(zai)(zai)于(yu)在(zai)(zai)晶(jing)(jing)間(jian)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)貧鉻層。


 防止(zhi)刀蝕的措施如下:


 ①. 降低含碳量 這是防止刀狀腐蝕的很(hen)有效的措施。對于含有穩(wen)定化元(yuan)素的不銹鋼,含碳量最好不超過(guo)0.06%。


 ②. 采(cai)用合理的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)工藝 盡量選擇較小的(de)(de)線能量,以減少(shao)過熱(re)區(qu)(qu)在(zai)高(gao)溫停留時(shi)間,注意避免(mian)在(zai)焊(han)接(jie)(jie)過程(cheng)產生“中溫敏化”的(de)(de)效果(guo)。因此雙面焊(han)時(shi),與腐(fu)蝕(shi)介質接(jie)(jie)觸的(de)(de)焊(han)縫(feng)應最后(hou)施焊(han)(這是大直徑厚壁焊(han)管內焊(han)在(zai)外焊(han)之后(hou)再進行的(de)(de)原(yuan)因所在(zai)),如不(bu)能實施則(ze)應調整焊(han)接(jie)(jie)規范及(ji)焊(han)縫(feng)形狀,盡量避免(mian)與腐(fu)蝕(shi)介質接(jie)(jie)觸的(de)(de)過熱(re)區(qu)(qu)再次受到敏化加熱(re)。


 ③. 焊后熱處(chu)理(li) 焊后進行固溶或穩定化處(chu)理(li),均(jun)能提高接頭的(de)抗刀狀腐蝕能力(li)。


二、 應力腐蝕開(kai)裂


  應力腐蝕開裂(lie)是金屬在特定的腐蝕介質和拉應力的共同作用下所產生的延遲破壞現象,也稱應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking,簡稱SCC).


  鉻(ge)-鎳(nie)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中,產生應力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)常見的鋼(gang)種,有不(bu)(bu)(bu)含鈦、鈮(ni)的18-8型(xing)和(he)17-12-Mo型(xing)鋼(gang),其(qi)次是超低碳不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。由于(yu)介(jie)質不(bu)(bu)(bu)同,應力(li)開裂(lie)既可呈(cheng)晶間開裂(lie)形式(shi),也(ye)可呈(cheng)穿晶開裂(lie)形式(shi),或為(wei)穿晶和(he)沿晶混合開裂(lie)形式(shi)。


   不銹鋼產生應力(li)腐蝕開(kai)裂的影響因素很多,包括鋼材成分、組織和(he)狀態、介質種類、溫度(du)(du)及濃度(du)(du)、應力(li)的性質、大小以及結構(gou)特點等。


  防止應力腐蝕(shi)開(kai)裂的(de)主要措施如下:


  1. 正確選擇材料及合(he)理調(diao)整焊(han)縫成分


  根據介質特性(xing)(xing)選(xuan)用對應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂敏感(gan)性(xing)(xing)低(di)的材料,應(ying)該是防止應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂的最根本措施(shi)(shi)。此類鋼(gang)(gang)有高(gao)(gao)純鉻(ge)-鎳奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)、高(gao)(gao)硅鉻(ge)-鎳奧氏體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)、鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)-奧氏體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)、高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)等。合理地調整焊縫(feng)成分是提(ti)高(gao)(gao)接頭抗(kang)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)能力的重要措施(shi)(shi)之一。一般認為(wei),當(dang)焊縫(feng)金屬為(wei)奧氏體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙相組織時,具(ju)有較好的抗(kang)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能。


  2. 消除(chu)或(huo)減小殘余(yu)應力


  拉伸應(ying)力(li)的存在是產生應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂的先決(jue)條件之(zhi)一。可(ke)以認為,不銹鋼部件中(zhong)若(ruo)不存在拉應(ying)力(li),則可(ke)以完全避(bi)免應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂。因(yin)此(ci),消除或減少結(jie)構中(zhong)的殘余應(ying)力(li),是防止應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂的重要措(cuo)施。


  焊后進行(xing)(xing)消除(chu)應(ying)(ying)力(li)熱處(chu)理是常(chang)用的工藝措(cuo)施。例如,對奧氏體(ti)不(bu)銹鋼一般進行(xing)(xing)900℃的消除(chu)應(ying)(ying)力(li)退火(huo)熱處(chu)理。采用機械的方法也可以降低表面殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)或造成壓應(ying)(ying)力(li)。如表面拋(pao)光、噴丸(wan)和錘擊。


 3. 合理的(de)結構設計


  結(jie)構(gou)中(zhong)應(ying)避免(mian)形成較大的(de)應(ying)力(li)集中(zhong)或(huo)在制造中(zhong)避免(mian)產(chan)生較大的(de)殘余應(ying)力(li)。在設(she)(she)備(bei)和容器中(zhong)與(yu)腐蝕(shi)介質的(de)接觸面不(bu)(bu)能(neng)有縫隙(xi),盡可能(neng)采(cai)用對接接頭,結(jie)構(gou)設(she)(she)計中(zhong)注意不(bu)(bu)產(chan)生熱流(liu)集中(zhong)而引起(qi)的(de)局部過熱或(huo)腐蝕(shi)液滯留而局部濃縮(suo)等(deng)。


三、焊接(jie)熱裂紋


 奧氏體不銹鋼焊接時,焊縫及熱(re)(re)影響區(qu)(qu)均可能(neng)出現熱(re)(re)裂紋(wen)。最常見(jian)的是焊縫結晶裂紋(wen),有時在(zai)熱(re)(re)影響區(qu)(qu)或多(duo)層(ceng)焊層(ceng)間金屬也可出現液(ye)化裂紋(wen)。


 奧氏體鋼(gang)具有較大(da)的熱裂紋(wen)敏感性(xing),主要取決于鋼(gang)的化學(xue)成分、組織與性(xing)能的特(te)點。


  奧氏(shi)體(ti)鋼中合(he)金(jin)元素(su)較多(duo),尤其(qi)是含有(you)一定數量的鎳,它(ta)不僅提高了奧氏(shi)體(ti)的穩定性,而且還(huan)易(yi)和硫、磷等雜質(zhi)形(xing)成低熔(rong)點(dian)(dian)化合(he)物或共(gong)晶,如(ru)(ru)Ni-S共(gong)晶熔(rong)點(dian)(dian)為645℃、Ni-P共(gong)晶為880℃,比Fe-S、Fe-P共(gong)晶的熔(rong)點(dian)(dian)更低,危害性也更大。其(qi)他一些元素(su)如(ru)(ru)硼、硅等的偏析,也將(jiang)促使產生熱裂紋。


 奧氏體鋼焊縫易形(xing)成方向性強的粗大(da)柱狀晶(jing)組織,有(you)利于(yu)有(you)害(hai)雜(za)質(zhi)和元素的偏(pian)析,從而(er)促使形(xing)成連續的晶(jing)間液膜,提高了熱裂紋的敏感性。


 從奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)物理(li)性能看,它(ta)具(ju)有導(dao)熱系(xi)數(shu)小、線膨脹系(xi)數(shu)大的(de)特點(dian),因(yin)而在(zai)焊接不(bu)均勻加熱的(de)情況下,極易形成較(jiao)大的(de)拉(la)應力,促進了焊接熱裂紋(wen)的(de)產生(sheng)。


 由以上分析(xi)可(ke)知,與(yu)結構(gou)鋼相比,奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼的焊(han)接熱裂紋傾(qing)向(xiang)較大(da),尤其是高鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼。


  防止奧氏體不銹(xiu)鋼焊接熱裂(lie)紋的主(zhu)要(yao)措施如下:


   1. 嚴(yan)格控制(zhi)有害雜質硫、磷的含(han)量(liang),鋼中含(han)鎳量(liang)越高,越應該嚴(yan)格控制(zhi)。


   2. 調(diao)整焊(han)縫金屬(shu)的(de)組織(zhi)


    奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼焊(han)縫(feng)(feng)可(ke)以是單相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織(zhi),也可(ke)以是奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)為主的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi)。大量實(shi)踐證(zheng)明,單相(xiang)(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng),對熱裂(lie)紋的(de)(de)(de)敏感(gan)性(xing)(xing)較大,而雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi)的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng),則具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)抗(kang)裂(lie)性(xing)(xing)能,如(ru)表2-2中(zhong)所(suo)列出的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)焊(han)縫(feng)(feng)中(zhong)δ-鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)影響。焊(han)接18-8型不銹鋼時(shi),如(ru)果形(xing)成γ+5%δ的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi),不僅可(ke)以提高抗(kang)晶(jing)間腐蝕(shi)能力,而且又減小了熱裂(lie)敏感(gan)性(xing)(xing)。焊(han)縫(feng)(feng)中(zhong)的(de)(de)(de)δ相(xiang)(xiang)(xiang),可(ke)以細化晶(jing)粒,消(xiao)除(chu)單相(xiang)(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)方向性(xing)(xing),減少有(you)害雜質在晶(jing)界的(de)(de)(de)偏析,而且δ相(xiang)(xiang)(xiang)能解(jie)較多的(de)(de)(de)硫、磷(lin),并(bing)能降低界面(mian)能,阻止(zhi)晶(jing)間液膜(mo)的(de)(de)(de)形(xing)成,從而有(you)利于提高焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)抗(kang)熱裂(lie)紋能力。


表 2.jpg


  3. 調整焊縫金屬合金成分


   當在焊(han)(han)縫中(zhong)不允許有雙相組織時,如(ru)表2-2中(zhong)“不希望有δ-鐵素(su)體的(de)理由”所列出的(de)各項,就必(bi)須對(dui)焊(han)(han)縫金屬(shu)進行(xing)合(he)理的(de)合(he)金化。如(ru)在單相穩定(ding)奧氏體鋼中(zhong)適當增(zeng)加錳(meng)、碳、氮的(de)含量可以提(ti)高焊(han)(han)縫的(de)抗(kang)裂(lie)性能。此外,加入(ru)少量的(de)鈰、鋯、鉭(tan)等微量元素(su),可以細化焊(han)(han)縫組織、凈化晶界(jie),也可減(jian)少焊(han)(han)縫的(de)熱(re)裂(lie)紋敏(min)感性。


  4. 工藝措施(shi)


 在焊接奧氏體不銹鋼時,應盡量減小熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。奧氏體不銹鋼焊接宜采用小線能量及小截面的焊道。至于液化裂紋,它主要出現于310S不銹鋼的焊接接頭中。為了防止產生液化裂紋,除了嚴格限制母材中的雜質含量以及控制母材的晶粒度以外,在工藝上應采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施,以減小母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。


四(si)、奧氏體鋼(gang)焊(han)接接頭的脆(cui)化


 奧(ao)氏體(ti)鋼用途頗廣,可在(zai)耐熱、耐蝕、低(di)溫(wen)等(deng)各(ge)種條件(jian)下使(shi)用。不(bu)同的(de)(de)(de)工作條件(jian),對焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)也不(bu)同。耐蝕鋼通常是(shi)在(zai)室溫(wen)或350℃以(yi)(yi)下工作,主(zhu)要(yao)(yao)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)耐蝕性(xing)(xing),對機械性(xing)(xing)能(neng)無(wu)特殊要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)。用于高(gao)溫(wen)條件(jian)的(de)(de)(de)熱強鋼,如是(shi)短時工作,則(ze)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)保證接(jie)頭(tou)與(yu)母(mu)材等(deng)強度;而長期工作(10年以(yi)(yi)上)時,則(ze)保證焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing),防(fang)止(zhi)高(gao)溫(wen)脆(cui)化(hua)(hua)是(shi)關鍵(jian)。對于低(di)溫(wen)工作的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼,則(ze)主(zhu)要(yao)(yao)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)良(liang)好的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)韌性(xing)(xing),防(fang)止(zhi)焊接(jie)接(jie)頭(tou)發生低(di)溫(wen)脆(cui)斷(duan)。從不(bu)同的(de)(de)(de)工作條件(jian)下對接(jie)頭(tou)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)來看,奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)脆(cui)化(hua)(hua)和高(gao)溫(wen)脆(cui)化(hua)(hua)是(shi)值得注意的(de)(de)(de)問題。


  當18-8型(xing)鋼焊(han)縫為雙相(xiang)組(zu)(zu)織時,其拉伸(shen)強(qiang)(qiang)度、屈服強(qiang)(qiang)度與塑性略低(di)(di)于母材,但韌性比母材低(di)(di)得多(duo),因而(er)難以保證低(di)(di)溫條件下對焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)韌性的要求。為了保證18-8型(xing)鋼焊(han)縫具有良(liang)好的低(di)(di)溫韌性,應使焊(han)縫為單相(xiang)奧氏體組(zu)(zu)織。


 奧氏體(ti)焊(han)(han)縫中含有(you)較多的(de)鐵素(su)體(ti)化元素(su)或有(you)較多的(de)δ相(xiang)時(shi),高溫條件下,由于δ→σ轉變(bian),引(yin)起σ相(xiang)脆(cui)化,焊(han)(han)縫的(de)塑性(xing)和韌性(xing)均顯著下降。因此,為了保證(zheng)必要的(de)塑性(xing)和韌性(xing),焊(han)(han)縫中的(de)δ相(xiang)應(ying)小于5%。


  單相(xiang)的奧氏(shi)體焊縫也可(ke)能出(chu)現σ相(xiang),這與合金(jin)系(xi)統有關。如(ru)310S不銹鋼焊縫中鉻與硅含(han)(han)量偏上限,而碳、鎳含(han)(han)量偏下限時,就容易沿(yan)晶界析(xi)出(chu)σ相(xiang),這比晶內析(xi)出(chu)σ相(xiang),對焊接(jie)接(jie)頭脆化(hua)影響(xiang)更為(wei)嚴重。


  為了(le)避免出(chu)現(xian) σ脆(cui)性相(xiang),應盡量限制焊(han)縫中的δ相(xiang)數量,考慮焊(han)縫的合金化時,適當減少(shao)鐵素(su)體形成(cheng)元素(su);多(duo)層焊(han)時采用較(jiao)小的線能(neng)量,以減小熔池體積,提高(gao)冷(leng)卻速度,縮短高(gao)溫(wen)停留時間。對于已經出(chu)現(xian)σ相(xiang)的焊(han)縫,可將焊(han)接(jie)接(jie)頭加熱至(zhi)1050℃~1100℃,保溫(wen)1小時后水冷(leng),進行(xing)固溶(rong)處(chu)理(li),此時絕大部分 σ 相(xiang)可重新(xin)溶(rong)入奧(ao)氏體中,性能(neng)即(ji)可恢(hui)復。


五、焊接變形較大


 因(yin)為奧氏體不銹鋼導熱(re)性能差,膨脹(zhang)系數大(da),焊(han)接變形較大(da),特別是(shi)薄板。因(yin)此,焊(han)接時應適當采取防(fang)形的(de)措施(shi),如夾具等(deng)。