奧氏體不銹鋼是香蕉視頻app連接:不銹鋼中最重要的鋼種。由于其在高溫、極低溫度（-196℃)下均具有優良的塑韌性和冷熱加工性能和耐腐蝕性能，因此大量用于石油、化工、宇航及核工程等重要焊接結構。香蕉視頻app連接:奧氏體不銹鋼管焊接中的主要問題是焊(han)接接頭熱裂紋和耐蝕性。
奧氏體(ti)不銹鋼管(guan)焊接接頭的熱(re)裂紋(wen)(wen)中最(zui)常(chang)見的是結晶（凝固(gu)）裂紋(wen)(wen)、熱(re)影響區（液化）裂紋(wen)(wen)和高(gao)溫(wen)低塑性裂紋(wen)(wen)。
1. 焊縫凝固裂紋
在奧氏體不銹鋼管焊接接頭中常常發現的凝固裂紋有焊縫縱向、橫向及火口裂紋（圖2-1)。這種裂紋是焊縫凝固過程在結晶后期產生的，所以稱凝固裂紋。凝固裂紋首先與奧氏體不銹鋼導熱系數小、線膨脹系數大有關，它使焊縫在結晶過程產生較大的收縮變形和拉伸應力，這是產生凝固裂紋的必要條件。結晶裂紋的另一個主要原因是某些容易形成低熔點共晶的元素例如S、P、B、Si、Nb等，在奧氏體基體中的溶解度很低，容易在粗大的方向性很強的柱狀晶、樹枝狀晶體之間偏析和形成低熔點共晶液態薄膜。當在結晶后期，基體已經結晶之后，低熔點共晶仍然以液態形式存在，受收縮拉應力的作用，發生沿晶的開裂。圖2-2是00Cr25Ni20Nb奧氏體焊縫的結晶裂紋及其斷口上柱狀晶的形貌。
采用國際焊接學會（IIW)推薦的可調拘束裂紋試驗機對常用的奧氏體不銹鋼的熱裂紋敏感性進行了試驗，測出表示凝固裂紋敏感程度的BTR(脆性溫度區間）和Emin(臨界最小應變）。BTR越大Emin越小，表明凝固裂紋越敏感，表2-1中以304不銹鋼、321不銹(xiu)鋼、347不銹鋼、316不銹(xiu)鋼、310S不銹鋼為序，凝固裂紋敏感性加強。說明不同成分的奧氏體不銹鋼，凝固裂紋的敏感性也是不同的。表中 304不銹鋼、321不銹鋼、347不銹鋼的敏感性相當且最小，310S不銹鋼最強，316不銹鋼居中。
由(you)上述(shu)凝(ning)固裂紋產(chan)生的(de)原因可(ke)知防止(zhi)凝(ning)固裂紋的(de)措施之一(yi)，即是要盡(jin)可(ke)能地減少母材、焊材中有害元素(su)的(de)含量。
奧氏體鋼焊縫中存在少量δ鐵素體（4%以上），對防止凝固裂紋有顯著的效果，表2-1中304不銹鋼、321不銹鋼、347不銹鋼的焊縫凝固裂紋敏感性較小，其主要原因就是即使是本身自熔焊縫中，焊后也會存在少量的δ鐵素體的緣故。所以奧氏體不銹鋼管(guan)的配套焊接材料常常在制造時即已考慮合金元素的含量匹配，使焊縫中形成符合要求的少量鐵素體。鐵素體的有利作用是對硫、磷、硅、鈮等元素溶解度較大，能防止這些元素的偏析和形成低熔點共晶。焊縫中的鐵素體數量是有控制的，過多的鐵素體相使焊縫塑韌性降低。而且假如在焊后又經受熱處理時，可能發生δ→σ+γ'的轉變引起焊縫脆化，所以通常18-8、18-12-2等鋼的相應焊材鐵素體的含量控制在4%~12%之間。
另一方面在(zai)(zai)某些(xie)腐(fu)(fu)蝕環境，即使輕(qing)微(wei)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)也(ye)可(ke)能引起嚴重(zhong)的(de)問(wen)題，例如(ru)在(zai)(zai)尿素(su)、醋(cu)酸(suan)等介質中，焊縫中的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)會發生選擇(ze)性腐(fu)(fu)蝕。純(chun)奧(ao)氏體(ti)的(de)焊縫金屬(shu)(shu)，通過加入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)以(yi)改善其凝(ning)固(gu)裂(lie)紋(wen)(wen)敏感性，如(ru)尿素(su)級不銹鋼的(de)焊材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)耐硫酸(suan)、磷酸(suan)，有(you)(you)機酸(suan)抗孔蝕、應力腐(fu)(fu)蝕用的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊縫金屬(shu)(shu)雖然并不含有(you)(you)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)，但因Mn、Mo含量較高，仍具有(you)(you)良好(hao)的(de)抗熱裂(lie)性能，焊接時不會產生凝(ning)固(gu)裂(lie)紋(wen)(wen)。Mn在(zai)(zai)焊縫金屬(shu)(shu)中可(ke)與S結(jie)合(he)生成高熔點的(de)MnS從(cong)而(er)防止(zhi)(zhi)S的(de)偏析和(he)產生低熔點共晶(jing)(jing)，而(er)Mo、W可(ke)提(ti)高熔池的(de)結(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)，縮小結(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)范圍，V、Ti可(ke)以(yi)縮小脆性溫(wen)(wen)(wen)度(du)區間BTR(表2-1)。因此均對(dui)防止(zhi)(zhi)凝(ning)固(gu)裂(lie)紋(wen)(wen)起良好(hao)作用。
2. 熱(re)影響區(qu)（液化）裂紋
奧氏體不銹鋼管焊接熱影響區常常可見到緊鄰熔合線處的熱裂紋。這種裂紋與焊縫凝固裂(lie)紋形成的(de)原因(yin)相同，是(shi)由于母材中(zhong)(zhong)奧氏(shi)體(ti)晶(jing)界殘存著(zhu)比基體(ti)熔(rong)點(dian)低的(de)低熔(rong)點(dian)共(gong)晶(jing)薄膜(mo)，在(zai)焊(han)(han)(han)接電(dian)弧加(jia)熱中(zhong)(zhong)發生熔(rong)化，并在(zai)隨后冷(leng)卻中(zhong)(zhong)受(shou)收縮拉(la)應(ying)力的(de)作(zuo)用而發生開(kai)裂(lie)。圖2-3是(shi)含硼304鋼熱影(ying)響(xiang)區(qu)的(de)液化裂(lie)紋。在(zai)多層（多道）焊(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)也會遇到液化裂(lie)紋，這(zhe)種(zhong)情況往往是(shi)先(xian)焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)道中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)含量少或(huo)無鐵(tie)素(su)(su)體(ti)而存在(zai)低熔(rong)點(dian)共(gong)晶(jing)薄膜(mo)，在(zai)隨后的(de)焊(han)(han)(han)道的(de)熱影(ying)響(xiang)下(xia)發生開(kai)裂(lie)。同樣(yang)防止熱影(ying)響(xiang)區(qu)液化裂(lie)紋的(de)主要對策是(shi)盡(jin)可能減少可生成低熔(rong)點(dian)共(gong)晶(jing)的(de)有(you)害元素(su)(su)和偏析(xi)程度(du)。因(yin)此在(zai)選用鋼材和焊(han)(han)(han)材時，特別要注意有(you)害元素(su)(su)的(de)含，焊(han)(han)(han)接時應(ying)采用小的(de)線能量的(de)焊(han)(han)(han)接工(gong)藝和規(gui)范，防止熱影(ying)響(xiang)區(qu)過熱，以及注意接頭設計和焊(han)(han)(han)接程序，盡(jin)可能減少焊(han)(han)(han)接殘余應(ying)力。
3. 高溫低塑性裂紋
這種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)多數發生(sheng)在(zai)單相(xiang)奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)及(ji)合金的(de)(de)(de)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)或多層焊縫中(zhong)先(xian)一層（道(dao)）焊縫上(shang)，其產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)溫度(du)范圍(wei)相(xiang)當(dang)(dang)于再(zai)結晶溫度(du)，因(yin)此高(gao)(gao)溫低(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)產(chan)(chan)生(sheng)在(zai)溫度(du)比液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)更低(di)(di)的(de)(de)(de)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)。對于奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)，在(zai)低(di)(di)于固相(xiang)線(xian)溫度(du)以下(xia)的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)過程(cheng)(cheng)和(he)(he)冷卻(que)過程(cheng)(cheng)，其塑(su)(su)(su)性(xing)變化(hua)是不同的(de)(de)(de)（見圖2-4).在(zai)加(jia)熱(re)(re)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，起(qi)初隨溫度(du)升高(gao)(gao)，塑(su)(su)(su)性(xing)（ψ值(zhi)）略有(you)增(zeng)加(jia)，在(zai)達到溫度(du)t3時塑(su)(su)(su)性(xing)開(kai)始(shi)降低(di)(di)。到達tnp時降至零。在(zai)冷卻(que)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，塑(su)(su)(su)性(xing)開(kai)始(shi)恢復，當(dang)(dang)溫度(du)降至t3時已(yi)接近原來(lai)加(jia)熱(re)(re)時的(de)(de)(de)水平(ping)。但(dan)在(zai)t2~t1溫度(du)范圍(wei)出(chu)現(xian)塑(su)(su)(su)性(xing)降低(di)(di)。此時如(ru)果存在(zai)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)收縮應變，就會(hui)引起(qi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。表(biao)2-1中(zhong)DTR是用可調(diao)拘束裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)試驗測出(chu)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)產(chan)(chan)生(sheng)高(gao)(gao)溫低(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)溫度(du)。從表(biao)2-1的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫低(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)開(kai)始(shi)和(he)(he)終(zhong)了溫度(du)及(ji)其范圍(wei)可知，310、316鋼(gang)(gang)分別在(zai)1200~840℃和(he)(he)1180~1050℃產(chan)(chan)生(sheng)高(gao)(gao)溫低(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)，其溫度(du)范圍(wei)相(xiang)應為350℃和(he)(he)130℃.而(er)347、321、304三(san)種(zhong)鋼(gang)(gang)，既未發現(xian)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)也沒有(you)測出(chu)產(chan)(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)DTR溫度(du)，表(biao)明穩定型奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)具有(you)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫低(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)傾向。而(er)亞(ya)穩奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)敏(min)感性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)，一般焊接過程(cheng)(cheng)中(zhong)不會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)這種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。
奧氏體鋼及合(he)金冷卻過程中出(chu)現(xian)塑(su)(su)性降(jiang)低(di)和產生高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)的(de)機制相當復雜，簡單說與熱影(ying)響區在“再結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)”二次(ci)(ci)晶(jing)界(jie)的(de)形成有(you)關。二次(ci)(ci)晶(jing)界(jie)又與金屬在高溫(wen)(wen)(wen)(wen)下點陣缺(que)陷(xian)（空位(wei)、位(wei)錯）的(de)運動和晶(jing)界(jie)遷移(yi)等擴散(san)行為有(you)關。因此凡是能提高“再結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)”和增(zeng)加(jia)(jia)擴散(san)激活能的(de)因素都(dou)可(ke)以阻(zu)礙(ai)二次(ci)(ci)晶(jing)界(jie)的(de)形成，從而(er)降(jiang)低(di)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)的(de)敏感性。焊(han)縫中的(de)鐵素體可(ke)以有(you)效阻(zu)止(zhi)位(wei)錯運動，使多層焊(han)縫防(fang)止(zhi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)。合(he)金元素Mo、W、Ta、Ti等可(ke)有(you)效地(di)增(zeng)加(jia)(jia)多邊化激活能，提高再結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，在鋼和焊(han)縫中添加(jia)(jia)這些元素，都(dou)有(you)利于防(fang)止(zhi)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)。
奧氏體不銹鋼管(guan)的裂紋問題，曾經是這類鋼最擔心的問題。因此也就成為奧氏體鋼管(guan)工藝焊接性的指標。事實上，早期不銹鋼管中，熱裂紋是經常出現的，相當多的焊接結構存在隱患，是“帶病”工作。隨著對奧氏體鋼管焊接裂紋的成因、不銹鋼管及焊接材料中元素對裂紋的影響、焊縫中鐵素體作用的研究以及新型焊接工藝的開發等，現在奧氏體不銹鋼管的熱裂紋，在實際焊接產品上已經很少發現，顯著改進了焊接性，提高了焊接結構的安全程度，可以說奧氏體不銹鋼管熱裂紋已經有辦法避免和清除。
