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接接頭熱裂紋和耐蝕性。

 奧氏體(ti)不銹鋼(gang)管焊接接頭的(de)熱裂(lie)紋中最常見的(de)是結晶(jing)（凝固）裂(lie)紋、熱影響區（液化）裂(lie)紋和高溫低塑性裂(lie)紋。

1. 焊縫(feng)凝固裂紋

 在奧氏體不銹鋼管(guan)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(gang)、321不銹鋼、347不銹鋼、316不銹鋼、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。

 由上述(shu)凝固裂紋產生(sheng)的(de)原因可(ke)知防止凝固裂紋的(de)措施之一，即是要盡(jin)可(ke)能地減少母材(cai)(cai)、焊材(cai)(cai)中(zhong)有(you)害元素(su)的(de)含量(liang)。

 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。

 另一方面在某(mou)些腐蝕環境(jing)，即(ji)使(shi)輕微的(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)也可能引起嚴(yan)重的(de)問題，例如在尿(niao)素(su)(su)(su)、醋酸(suan)等介(jie)質中(zhong)(zhong)，焊縫(feng)中(zhong)(zhong)的(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)會發生選擇(ze)性(xing)腐蝕。純(chun)奧氏(shi)體(ti)的(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)屬，通(tong)過加入Mn、Mo、W、V、Ti可以(yi)改善(shan)其(qi)凝(ning)固(gu)裂紋(wen)敏感(gan)性(xing)，如尿(niao)素(su)(su)(su)級不銹(xiu)鋼(gang)的(de)焊材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼(gang)和耐硫酸(suan)、磷酸(suan)，有機酸(suan)抗孔蝕、應力腐蝕用的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊縫(feng)金(jin)(jin)屬雖(sui)然(ran)并不含有鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相，但因Mn、Mo含量較高，仍具有良好(hao)的(de)抗熱裂性(xing)能，焊接時不會產生凝(ning)固(gu)裂紋(wen)。Mn在焊縫(feng)金(jin)(jin)屬中(zhong)(zhong)可與(yu)S結合生成(cheng)高熔點的(de)MnS從(cong)而防止(zhi)S的(de)偏析和產生低熔點共晶，而Mo、W可提高熔池的(de)結晶溫度，縮小(xiao)結晶溫度范圍，V、Ti可以(yi)縮小(xiao)脆性(xing)溫度區間BTR(表2-1)。因此均對防止(zhi)凝(ning)固(gu)裂紋(wen)起良好(hao)作用。

2. 熱影(ying)響區(qu)（液化）裂紋

 奧氏體不銹鋼管(guan)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(wen)(wen)形成的(de)(de)(de)原(yuan)因相同(tong)，是(shi)由于母(mu)材中(zhong)(zhong)奧氏體(ti)晶(jing)界殘存著比基體(ti)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)(dian)低(di)的(de)(de)(de)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)(dian)共晶(jing)薄膜，在(zai)焊(han)接電弧加熱(re)中(zhong)(zhong)發(fa)生(sheng)熔(rong)(rong)化(hua)，并在(zai)隨后(hou)冷卻中(zhong)(zhong)受收縮拉(la)應(ying)力的(de)(de)(de)作(zuo)用而(er)發(fa)生(sheng)開裂。圖2-3是(shi)含(han)(han)硼(peng)304鋼熱(re)影響區(qu)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)化(hua)裂紋(wen)(wen)。在(zai)多層（多道(dao)(dao)）焊(han)縫中(zhong)(zhong)也會遇到液(ye)(ye)化(hua)裂紋(wen)(wen)，這種情(qing)況往往是(shi)先焊(han)的(de)(de)(de)焊(han)道(dao)(dao)中(zhong)(zhong)鐵(tie)素體(ti)含(han)(han)量(liang)少(shao)或無鐵(tie)素體(ti)而(er)存在(zai)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)(dian)共晶(jing)薄膜，在(zai)隨后(hou)的(de)(de)(de)焊(han)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)熱(re)影響下(xia)發(fa)生(sheng)開裂。同(tong)樣防止熱(re)影響區(qu)液(ye)(ye)化(hua)裂紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)主要(yao)對策(ce)是(shi)盡可能減少(shao)可生(sheng)成低(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)(dian)共晶(jing)的(de)(de)(de)有害(hai)元素和偏(pian)析(xi)程(cheng)度。因此在(zai)選(xuan)用鋼材和焊(han)材時(shi)，特別(bie)要(yao)注(zhu)(zhu)意有害(hai)元素的(de)(de)(de)含(han)(han)，焊(han)接時(shi)應(ying)采用小的(de)(de)(de)線能量(liang)的(de)(de)(de)焊(han)接工(gong)藝和規(gui)范，防止熱(re)影響區(qu)過熱(re)，以及注(zhu)(zhu)意接頭(tou)設計和焊(han)接程(cheng)序(xu)，盡可能減少(shao)焊(han)接殘余(yu)應(ying)力。

3. 高溫(wen)低(di)塑(su)性裂(lie)紋(wen)

  這種裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)多數發生(sheng)(sheng)在(zai)單相(xiang)奧氏體(ti)鋼(gang)及合金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)影響區(qu)或多層(ceng)焊(han)縫(feng)中先一層(ceng)（道）焊(han)縫(feng)上，其(qi)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)范圍相(xiang)當于再結晶溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)，因此高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)產生(sheng)(sheng)在(zai)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)比液化裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)更(geng)低(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)影響區(qu)。對于奧氏體(ti)鋼(gang)，在(zai)低(di)(di)(di)于固相(xiang)線溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)以下的(de)(de)(de)(de)(de)加熱(re)過(guo)程(cheng)和冷卻過(guo)程(cheng)，其(qi)塑(su)(su)性(xing)(xing)變(bian)化是不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)（見圖2-4).在(zai)加熱(re)過(guo)程(cheng)中，起初隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)升高(gao)(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)（ψ值）略(lve)有增加，在(zai)達到(dao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)t3時(shi)塑(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始降(jiang)低(di)(di)(di)。到(dao)達tnp時(shi)降(jiang)至(zhi)零。在(zai)冷卻過(guo)程(cheng)中，塑(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始恢復，當溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)t3時(shi)已接(jie)近原來加熱(re)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)水平。但在(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)范圍出(chu)現塑(su)(su)性(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)(di)。此時(shi)如(ru)果存在(zai)較大的(de)(de)(de)(de)(de)收縮應(ying)(ying)變(bian)，就會引起裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)。表2-1中DTR是用可(ke)調拘束裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)試驗測(ce)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)產生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)。從表2-1的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)開(kai)始和終了(le)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)及其(qi)范圍可(ke)知，310、316鋼(gang)分別(bie)在(zai)1200~840℃和1180~1050℃產生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)，其(qi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)范圍相(xiang)應(ying)(ying)為(wei)350℃和130℃.而347、321、304三種鋼(gang)，既未發現裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)也(ye)沒有測(ce)出(chu)產生(sheng)(sheng)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)，表明穩定型奧氏體(ti)鋼(gang)具有較大的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)傾向。而亞穩奧氏體(ti)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)較小，一般焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中不(bu)(bu)會產生(sheng)(sheng)這種裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)。

  奧氏體鋼及合金(jin)冷(leng)卻(que)過程(cheng)中出現塑(su)性(xing)(xing)降低和(he)產生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂紋(wen)的(de)(de)機(ji)制相(xiang)當復雜，簡單(dan)說(shuo)與(yu)熱(re)影響區在“再(zai)結晶溫(wen)(wen)度(du)(du)”二次(ci)晶界的(de)(de)形(xing)成(cheng)有(you)關(guan)。二次(ci)晶界又與(yu)金(jin)屬(shu)在高(gao)溫(wen)(wen)下點陣缺陷（空位、位錯）的(de)(de)運動和(he)晶界遷移等擴散行為(wei)有(you)關(guan)。因(yin)此凡是能提(ti)高(gao)“再(zai)結晶溫(wen)(wen)度(du)(du)”和(he)增加擴散激活(huo)能的(de)(de)因(yin)素(su)(su)都可(ke)(ke)以阻(zu)礙(ai)二次(ci)晶界的(de)(de)形(xing)成(cheng)，從(cong)而降低高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂紋(wen)的(de)(de)敏感(gan)性(xing)(xing)。焊(han)縫中的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體可(ke)(ke)以有(you)效(xiao)阻(zu)止(zhi)位錯運動，使(shi)多(duo)層焊(han)縫防(fang)止(zhi)高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂紋(wen)。合金(jin)元素(su)(su)Mo、W、Ta、Ti等可(ke)(ke)有(you)效(xiao)地(di)增加多(duo)邊(bian)化激活(huo)能，提(ti)高(gao)再(zai)結晶溫(wen)(wen)度(du)(du)，在鋼和(he)焊(han)縫中添加這些(xie)元素(su)(su)，都有(you)利于防(fang)止(zhi)高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂紋(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(guan)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。