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(wen)題是焊(han)接接頭熱裂紋和(he)耐蝕性。
奧氏(shi)體不銹鋼管焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的熱裂(lie)紋中最常見的是結晶（凝固(gu)）裂(lie)紋、熱影響區（液化）裂(lie)紋和高溫(wen)低塑性裂(lie)紋。
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不銹鋼、310S不銹鋼(gang)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(shang)述凝固(gu)裂紋產生(sheng)的(de)原因(yin)可(ke)知防止凝固(gu)裂紋的(de)措施(shi)之一，即是要盡可(ke)能(neng)地減少母材、焊材中(zhong)有害元素的(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。
另一方面在某些腐(fu)蝕(shi)(shi)環境，即(ji)使輕微的(de)鐵(tie)素(su)體也可(ke)(ke)能引起(qi)嚴重(zhong)的(de)問題，例如在尿素(su)、醋酸等介(jie)質中(zhong)，焊(han)(han)(han)縫中(zhong)的(de)鐵(tie)素(su)體會(hui)發生(sheng)選擇(ze)性腐(fu)蝕(shi)(shi)。純奧(ao)氏體的(de)焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)，通過加入(ru)Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)(ke)以(yi)改善其(qi)凝固裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)敏感性，如尿素(su)級不銹鋼的(de)焊(han)(han)(han)材(cai)00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)耐硫酸、磷(lin)酸，有(you)機酸抗孔蝕(shi)(shi)、應力腐(fu)蝕(shi)(shi)用(yong)的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)雖然(ran)并不含有(you)鐵(tie)素(su)體相(xiang)，但因(yin)Mn、Mo含量較高，仍具有(you)良(liang)好的(de)抗熱裂(lie)(lie)性能，焊(han)(han)(han)接時(shi)不會(hui)產生(sheng)凝固裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)。Mn在焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)中(zhong)可(ke)(ke)與S結(jie)合生(sheng)成高熔(rong)(rong)點(dian)的(de)MnS從而防止S的(de)偏析和(he)產生(sheng)低熔(rong)(rong)點(dian)共晶，而Mo、W可(ke)(ke)提高熔(rong)(rong)池的(de)結(jie)晶溫(wen)(wen)度(du)，縮小(xiao)結(jie)晶溫(wen)(wen)度(du)范圍(wei)，V、Ti可(ke)(ke)以(yi)縮小(xiao)脆性溫(wen)(wen)度(du)區間BTR(表2-1)。因(yin)此(ci)均對(dui)防止凝固裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)起(qi)良(liang)好作用(yong)。
2. 熱影響區（液(ye)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紋形成(cheng)的(de)(de)原因相同，是由于(yu)母材(cai)中(zhong)奧氏體晶界殘(can)存著比基體熔(rong)點低的(de)(de)低熔(rong)點共晶薄(bo)(bo)膜，在(zai)(zai)焊(han)接電弧加熱(re)(re)中(zhong)發生(sheng)熔(rong)化，并在(zai)(zai)隨(sui)后冷卻中(zhong)受(shou)收(shou)縮拉應力的(de)(de)作用而(er)發生(sheng)開(kai)裂。圖(tu)2-3是含硼(peng)304鋼(gang)熱(re)(re)影響(xiang)區的(de)(de)液(ye)化裂紋。在(zai)(zai)多層（多道）焊(han)縫(feng)中(zhong)也會遇到液(ye)化裂紋，這種情況往往是先焊(han)的(de)(de)焊(han)道中(zhong)鐵素體含量少或無鐵素體而(er)存在(zai)(zai)低熔(rong)點共晶薄(bo)(bo)膜，在(zai)(zai)隨(sui)后的(de)(de)焊(han)道的(de)(de)熱(re)(re)影響(xiang)下發生(sheng)開(kai)裂。同樣防止(zhi)熱(re)(re)影響(xiang)區液(ye)化裂紋的(de)(de)主要對策是盡可能減(jian)少可生(sheng)成(cheng)低熔(rong)點共晶的(de)(de)有害(hai)元素和(he)偏(pian)析程度。因此在(zai)(zai)選用鋼(gang)材(cai)和(he)焊(han)材(cai)時，特別要注(zhu)意有害(hai)元素的(de)(de)含，焊(han)接時應采(cai)用小的(de)(de)線能量的(de)(de)焊(han)接工藝(yi)和(he)規范，防止(zhi)熱(re)(re)影響(xiang)區過熱(re)(re)，以及注(zhu)意接頭設計和(he)焊(han)接程序，盡可能減(jian)少焊(han)接殘(can)余應力。
3. 高(gao)溫低(di)塑性裂紋
這種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)多(duo)數發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)奧氏體鋼及合金的(de)(de)熱影(ying)響區(qu)或多(duo)層焊縫中先一層（道）焊縫上，其(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍相(xiang)(xiang)(xiang)當于(yu)(yu)再結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，因(yin)此高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)比液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)更(geng)低的(de)(de)熱影(ying)響區(qu)。對于(yu)(yu)奧氏體鋼，在(zai)(zai)(zai)低于(yu)(yu)固相(xiang)(xiang)(xiang)線溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)以下的(de)(de)加(jia)(jia)熱過(guo)程(cheng)和(he)(he)冷卻過(guo)程(cheng)，其(qi)塑(su)性(xing)(xing)變(bian)化(hua)是不同的(de)(de)（見圖2-4).在(zai)(zai)(zai)加(jia)(jia)熱過(guo)程(cheng)中，起初隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)(gao)，塑(su)性(xing)(xing)（ψ值(zhi)）略有增加(jia)(jia)，在(zai)(zai)(zai)達到溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)t3時塑(su)性(xing)(xing)開始(shi)降低。到達tnp時降至(zhi)零。在(zai)(zai)(zai)冷卻過(guo)程(cheng)中，塑(su)性(xing)(xing)開始(shi)恢復，當溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降至(zhi)t3時已接(jie)近原(yuan)來加(jia)(jia)熱時的(de)(de)水平。但(dan)在(zai)(zai)(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍出現塑(su)性(xing)(xing)降低。此時如果存在(zai)(zai)(zai)較(jiao)大(da)的(de)(de)收(shou)縮應(ying)變(bian)，就(jiu)會引起裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)。表2-1中DTR是用可調拘束(shu)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)試驗測出的(de)(de)奧氏體不銹鋼產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。從表2-1的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)開始(shi)和(he)(he)終了(le)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)及其(qi)范圍可知，310、316鋼分別(bie)在(zai)(zai)(zai)1200~840℃和(he)(he)1180~1050℃產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)，其(qi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍相(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)為350℃和(he)(he)130℃.而(er)347、321、304三種(zhong)鋼，既未發(fa)現裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)也沒有測出產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，表明穩(wen)定(ding)型奧氏體鋼具有較(jiao)大(da)的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)傾向。而(er)亞(ya)穩(wen)奧氏體鋼的(de)(de)敏感性(xing)(xing)較(jiao)小，一般焊接(jie)過(guo)程(cheng)中不會產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)這種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)。
奧氏體鋼(gang)及合金(jin)冷卻過程中出現塑(su)性(xing)(xing)(xing)降低(di)和(he)產(chan)生高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)機制相當(dang)復雜，簡單(dan)說與熱影響區(qu)在(zai)“再(zai)結(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度”二(er)次晶(jing)(jing)界(jie)的(de)(de)(de)形(xing)成有關(guan)。二(er)次晶(jing)(jing)界(jie)又與金(jin)屬在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)點陣缺陷（空(kong)位、位錯）的(de)(de)(de)運動和(he)晶(jing)(jing)界(jie)遷移等擴散(san)行為有關(guan)。因此凡是能(neng)提高(gao)“再(zai)結(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度”和(he)增(zeng)加(jia)擴散(san)激活(huo)能(neng)的(de)(de)(de)因素(su)都可以阻礙二(er)次晶(jing)(jing)界(jie)的(de)(de)(de)形(xing)成，從而降低(di)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)(xing)。焊縫中的(de)(de)(de)鐵素(su)體可以有效阻止位錯運動，使(shi)多層焊縫防止高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)。合金(jin)元素(su)Mo、W、Ta、Ti等可有效地(di)增(zeng)加(jia)多邊化(hua)激活(huo)能(neng)，提高(gao)再(zai)結(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)(wen)度，在(zai)鋼(gang)和(he)焊縫中添加(jia)這些元素(su)，都有利(li)于防止高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)。
奧氏體不銹鋼管的裂紋問題，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。
