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(zhong)的主(zhu)要問題是焊接接頭(tou)熱裂紋(wen)和耐蝕性。
奧氏體不銹(xiu)鋼管焊接接頭(tou)的(de)(de)熱(re)裂(lie)(lie)紋(wen)中最常見的(de)(de)是結晶（凝固）裂(lie)(lie)紋(wen)、熱(re)影響區（液化）裂(lie)(lie)紋(wen)和高溫低塑(su)性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)。
1. 焊(han)縫(feng)凝固裂(lie)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(xiu)鋼、321不銹鋼、347不銹(xiu)鋼、316不銹(xiu)鋼、310S不銹(xiu)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。
由上述凝固裂(lie)紋產生的原(yuan)因可(ke)知防止凝固裂(lie)紋的措施之一，即是要盡可(ke)能地減(jian)少母材、焊材中有害元(yuan)素的含量。
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。
另一方面在某些(xie)腐(fu)蝕環境，即(ji)使(shi)輕微的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體也可(ke)能引起嚴重的(de)(de)問題，例如在尿素(su)(su)、醋(cu)酸(suan)等介質中(zhong)，焊(han)縫(feng)中(zhong)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體會(hui)發生選擇性(xing)(xing)腐(fu)蝕。純奧(ao)氏體的(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)，通(tong)過加入(ru)Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)以改善其凝(ning)固裂(lie)(lie)紋(wen)敏感性(xing)(xing)，如尿素(su)(su)級不(bu)銹鋼的(de)(de)焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和耐硫酸(suan)、磷酸(suan)，有機酸(suan)抗孔(kong)蝕、應力腐(fu)蝕用的(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)雖然(ran)并不(bu)含有鐵(tie)(tie)素(su)(su)體相，但因(yin)Mn、Mo含量較高(gao)，仍(reng)具有良(liang)好(hao)的(de)(de)抗熱裂(lie)(lie)性(xing)(xing)能，焊(han)接(jie)時不(bu)會(hui)產(chan)生凝(ning)固裂(lie)(lie)紋(wen)。Mn在焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)可(ke)與S結(jie)合生成高(gao)熔(rong)(rong)點(dian)的(de)(de)MnS從而防止(zhi)S的(de)(de)偏(pian)析和產(chan)生低熔(rong)(rong)點(dian)共晶(jing)(jing)，而Mo、W可(ke)提(ti)高(gao)熔(rong)(rong)池的(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)度(du)(du)，縮(suo)小結(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)度(du)(du)范圍(wei)，V、Ti可(ke)以縮(suo)小脆(cui)性(xing)(xing)溫(wen)度(du)(du)區間BTR(表2-1)。因(yin)此均(jun)對防止(zhi)凝(ning)固裂(lie)(lie)紋(wen)起良(liang)好(hao)作用。
2. 熱影響區（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)(lie)(lie)(lie)紋形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因相(xiang)同(tong)，是(shi)由(you)于母材中(zhong)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)晶界殘存著比基體(ti)(ti)(ti)熔點(dian)低(di)的(de)(de)(de)(de)低(di)熔點(dian)共(gong)晶薄膜，在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)電弧加(jia)熱(re)(re)(re)中(zhong)發(fa)生熔化(hua)，并在(zai)(zai)隨后冷(leng)卻中(zhong)受收縮拉應力的(de)(de)(de)(de)作用而發(fa)生開裂(lie)(lie)(lie)(lie)。圖2-3是(shi)含硼304鋼(gang)熱(re)(re)(re)影響(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)(de)液(ye)化(hua)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋。在(zai)(zai)多層（多道）焊(han)(han)縫中(zhong)也(ye)會遇到液(ye)化(hua)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋，這種情(qing)況往往是(shi)先焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)道中(zhong)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)含量少或(huo)無(wu)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)而存在(zai)(zai)低(di)熔點(dian)共(gong)晶薄膜，在(zai)(zai)隨后的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)道的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)影響(xiang)下發(fa)生開裂(lie)(lie)(lie)(lie)。同(tong)樣防止(zhi)熱(re)(re)(re)影響(xiang)區(qu)液(ye)化(hua)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)(de)主要對策是(shi)盡(jin)可(ke)能減少可(ke)生成(cheng)低(di)熔點(dian)共(gong)晶的(de)(de)(de)(de)有害元(yuan)(yuan)素(su)和(he)(he)偏析程(cheng)度。因此在(zai)(zai)選用鋼(gang)材和(he)(he)焊(han)(han)材時，特別要注意有害元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)含，焊(han)(han)接(jie)時應采(cai)用小的(de)(de)(de)(de)線能量的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)和(he)(he)規范，防止(zhi)熱(re)(re)(re)影響(xiang)區(qu)過熱(re)(re)(re)，以(yi)及注意接(jie)頭設計和(he)(he)焊(han)(han)接(jie)程(cheng)序(xu)，盡(jin)可(ke)能減少焊(han)(han)接(jie)殘余應力。
3. 高溫(wen)低塑性(xing)裂紋
這(zhe)種(zhong)裂紋(wen)(wen)(wen)多(duo)數(shu)發生在(zai)單相(xiang)奧氏體鋼(gang)(gang)及合(he)金的(de)(de)(de)熱影響(xiang)區或(huo)多(duo)層(ceng)焊(han)縫中(zhong)(zhong)先(xian)一(yi)層(ceng)（道）焊(han)縫上，其(qi)產(chan)生的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)(wei)相(xiang)當(dang)于(yu)再結晶(jing)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，因此高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)產(chan)生在(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)比(bi)液化(hua)(hua)裂紋(wen)(wen)(wen)更低(di)(di)(di)的(de)(de)(de)熱影響(xiang)區。對于(yu)奧氏體鋼(gang)(gang)，在(zai)低(di)(di)(di)于(yu)固相(xiang)線(xian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)以下的(de)(de)(de)加(jia)熱過(guo)程(cheng)和冷(leng)卻(que)過(guo)程(cheng)，其(qi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變化(hua)(hua)是不同的(de)(de)(de)（見圖2-4).在(zai)加(jia)熱過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，起(qi)初隨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)高(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)（ψ值）略有(you)增加(jia)，在(zai)達(da)到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)t3時塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開始降(jiang)低(di)(di)(di)。到(dao)達(da)tnp時降(jiang)至零。在(zai)冷(leng)卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開始恢復，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)至t3時已接(jie)(jie)近原來加(jia)熱時的(de)(de)(de)水平。但在(zai)t2~t1溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)(wei)出(chu)現塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)(di)。此時如果存(cun)在(zai)較大的(de)(de)(de)收縮應變，就(jiu)會(hui)引起(qi)裂紋(wen)(wen)(wen)。表2-1中(zhong)(zhong)DTR是用可調拘(ju)束裂紋(wen)(wen)(wen)試驗測(ce)出(chu)的(de)(de)(de)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)產(chan)生高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。從表2-1的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)開始和終了溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)及其(qi)范圍(wei)(wei)可知，310、316鋼(gang)(gang)分別在(zai)1200~840℃和1180~1050℃產(chan)生高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)，其(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)(wei)相(xiang)應為(wei)350℃和130℃.而347、321、304三種(zhong)鋼(gang)(gang)，既(ji)未發現裂紋(wen)(wen)(wen)也沒有(you)測(ce)出(chu)產(chan)生裂紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)DTR溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，表明穩定型奧氏體鋼(gang)(gang)具有(you)較大的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)傾向。而亞穩奧氏體鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)(xing)較小，一(yi)般(ban)焊(han)接(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)不會(hui)產(chan)生這(zhe)種(zhong)裂紋(wen)(wen)(wen)。
奧氏體鋼及合(he)(he)金冷卻過程中(zhong)出(chu)現(xian)塑性(xing)降低和(he)產生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)紋的(de)機制相(xiang)當復雜，簡單說與熱(re)影響區在(zai)(zai)“再結晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度”二(er)次晶(jing)(jing)界(jie)的(de)形成(cheng)有關。二(er)次晶(jing)(jing)界(jie)又與金屬在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)下點陣缺陷（空位(wei)、位(wei)錯）的(de)運動和(he)晶(jing)(jing)界(jie)遷移等擴(kuo)(kuo)散(san)行為有關。因此凡是能(neng)提(ti)高(gao)“再結晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度”和(he)增加擴(kuo)(kuo)散(san)激(ji)活(huo)(huo)能(neng)的(de)因素(su)(su)都可(ke)以(yi)阻礙二(er)次晶(jing)(jing)界(jie)的(de)形成(cheng)，從而降低高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)紋的(de)敏感性(xing)。焊縫中(zhong)的(de)鐵素(su)(su)體可(ke)以(yi)有效阻止位(wei)錯運動，使多(duo)層(ceng)焊縫防(fang)止高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)紋。合(he)(he)金元素(su)(su)Mo、W、Ta、Ti等可(ke)有效地增加多(duo)邊化激(ji)活(huo)(huo)能(neng)，提(ti)高(gao)再結晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度，在(zai)(zai)鋼和(he)焊縫中(zhong)添加這些元素(su)(su)，都有利于(yu)防(fang)止高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)紋。
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。
