9%Ni鋼以其優(you)異的低溫(wen)韌性被認為是制(zhi)造低溫(wen)壓力容器的優(you)良(liang)材料。焊(han)接(jie)(jie)9%Ni鋼時可能遇到的問(wen)題(ti)主要是焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的低溫(wen)韌性、熱裂(lie)紋(wen)(wen)、冷(leng)裂(lie)紋(wen)(wen)、電弧磁偏吹和熔合不良(liang)等。這(zhe)些問(wen)題(ti)與焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)、焊(han)接(jie)(jie)材料和焊(han)接(jie)(jie)工藝(yi)有很大關系。
1. 焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的低溫韌性問題(ti)
焊接接頭的(de)低(di)溫韌(ren)性對9%Ni鋼來(lai)說(shuo)是(shi)個非常重要的(de)問(wen)題，
包(bao)括(kuo)焊縫金屬、熔合區(qu)和熱影響(xiang)區(qu)三個區(qu)域，都(dou)可能發生韌性(xing)惡(e)化。
①. 焊縫金屬
焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)的(de)低(di)(di)(di)溫韌(ren)(ren)性與焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料有關(guan)。用與母材(cai)(cai)(cai)成(cheng)分相同(tong)的(de)材(cai)(cai)(cai)料時(shi)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)的(de)韌(ren)(ren)性很差，主(zhu)要是因為焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬(shu)的(de)含氧量(liang)太高(gao)。如果硅含量(liang)也較高(gao)，其韌(ren)(ren)性降低(di)(di)(di)更大。所以，只有在(zai)TIG焊(han)(han)接(jie)時(shi)才采用同(tong)質焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料。9%Ni鋼(gang)的(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料主(zhu)要采用Ni基(ji)、Fe-Ni基(ji)和Ni-Cr奧氏體不銹鋼(gang)等三種類型(xing)。Ni基(ji)和Fe-Ni基(ji)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料的(de)低(di)(di)(di)溫性能良(liang)好，線脹系(xi)數與母材(cai)(cai)(cai)相近(jin)(jin)，但成(cheng)本(ben)高(gao)，強度偏低(di)(di)(di)。Ni13-Cr16奧氏體不銹鋼(gang)型(xing)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料的(de)強度稍高(gao)，但低(di)(di)(di)溫韌(ren)(ren)性較差，線脹系(xi)數與母材(cai)(cai)(cai)相差較大，而且易在(zai)熔合區出現(xian)脆(cui)硬組織。用同(tong)質焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料焊(han)(han)9%Ni鋼(gang)時(shi)，其韌(ren)(ren)性與母材(cai)(cai)(cai)相近(jin)(jin)。
②. 熔合區
熔(rong)(rong)合(he)(he)(he)區的(de)低溫韌性主(zhu)要(yao)與(yu)出現脆(cui)性組(zu)(zu)織有關。當采用(yong)Ni13-Cr16型奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接(jie)9%Ni鋼(gang)(gang)時熔(rong)(rong)合(he)(he)(he)區既非(fei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，也(ye)(ye)非(fei)9%Ni鋼(gang)(gang)化學(xue)成(cheng)分。9%Ni鋼(gang)(gang)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)都具有良好的(de)韌性，但這時熔(rong)(rong)合(he)(he)(he)區中的(de)Cr、Mn等元(yuan)素的(de)含量都比9%Ni鋼(gang)(gang)高，碳也(ye)(ye)在熔(rong)(rong)合(he)(he)(he)區偏聚，其硬(ying)度為363~380HV,明(ming)顯高于焊縫(feng)金屬（207HV)和(he)熱影響區（308~332HV).熔(rong)(rong)合(he)(he)(he)區的(de)硬(ying)度偏高的(de)位置是在焊縫(feng)邊界上的(de)不完全混合(he)(he)(he)區。該區的(de)硬(ying)脆(cui)性主(zhu)要(yao)是因(yin)為形成(cheng)了有板(ban)條馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)孿晶馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)成(cheng)的(de)混合(he)(he)(he)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)所致(zhi)。
③. 熱影響區
9%Ni鋼焊接時(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)加熱(re)(re)(re)到(dao)700~900℃以及(ji)1250℃以上的(de)區(qu)(qu)域，其韌(ren)性(xing)明顯惡化(hua)。而(er)(er)加熱(re)(re)(re)到(dao)1050~1250℃時(shi)(shi)韌(ren)性(xing)有所回升。在(zai)(zai)(zai)700~900℃區(qu)(qu)間(jian)加熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)，由(you)于(yu)它是處(chu)于(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)－奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)兩相(xiang)區(qu)(qu)，加熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)生成部分高碳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，冷卻(que)后轉(zhuan)變為(wei)(wei)島狀馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因(yin)此很脆(cui)。在(zai)(zai)(zai)1050~1250℃區(qu)(qu)間(jian)加熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)，由(you)于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變已完成，得(de)到(dao)均勻的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，冷卻(que)后轉(zhuan)變為(wei)(wei)低碳馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因(yin)此韌(ren)性(xing)較高。而(er)(er)加熱(re)(re)(re)達1350℃時(shi)(shi)，晶(jing)粒粗(cu)大，又可(ke)能出(chu)現上貝氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因(yin)而(er)(er)韌(ren)性(xing)較差。而(er)(er)在(zai)(zai)(zai)550~600℃溫度加熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)，能得(de)到(dao)較多的(de)逆轉(zhuan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因(yin)而(er)(er)韌(ren)性(xing)較高。此外，冷卻(que)速度對低溫韌(ren)性(xing)也有影(ying)響(xiang)。冷卻(que)速度越快，韌(ren)性(xing)越好。鋼中(zhong)磷(lin)含量對韌(ren)性(xing)也有影(ying)響(xiang)，當硫(liu)為(wei)(wei)0.005%時(shi)(shi)，；磷(lin)應在(zai)(zai)(zai)0.009%以下(xia)為(wei)(wei)好。
2. 焊接(jie)熱裂紋
①. 弧坑裂紋
用(yong)奧(ao)氏(shi)體型(xing)焊(han)條(tiao)焊(han)接(jie)9%Ni鋼時，大多有(you)(you)熱裂紋(wen)(wen)傾向，特別是(shi)打底焊(han)和(he)定(ding)位焊(han)中。若有(you)(you)夾渣，夾渣處也能(neng)產(chan)生熱裂紋(wen)(wen)。
裂(lie)紋(wen)傾(qing)向還與(yu)焊(han)接位置有關(guan)，橫焊(han)和平焊(han)裂(lie)紋(wen)傾(qing)向小，而立焊(han)和仰焊(han)裂(lie)紋(wen)傾(qing)向大。
用(yong)TH17/15TTW焊(han)接時(shi)，由(you)于焊(han)縫中(zhong)Cr/Ni之(zhi)比值小于1.48,初生相(xiang)(xiang)為(wei)γ相(xiang)(xiang)，造成(cheng)硫、磷(lin)的偏析，形成(cheng)較(jiao)大(da)的脆性溫度(du)區間而易于開裂(lie)(lie)。當采用(yong)25-20奧(ao)氏體不銹鋼焊(han)條焊(han)接時(shi)，就不容易產生熱裂(lie)(lie)紋。這主要是焊(han)縫中(zhong)有害元(yuan)素硫、硅含量低，有益(yi)元(yuan)素錳含量高，故熱裂(lie)(lie)紋傾(qing)向小。鎢的加入，一般也認(ren)為(wei)有利于減(jian)小熱裂(lie)(lie)紋傾(qing)向。
②. 液化裂(lie)紋
液(ye)化裂(lie)紋的產(chan)生(sheng)是由于在9%Ni鋼焊縫的晶(jing)(jing)界(jie)(jie)上有硫(liu)、磷等雜(za)質(zhi)元素的偏析，在后續焊道的作(zuo)用下，晶(jing)(jing)界(jie)(jie)上的低熔點物(wu)質(zhi)液(ye)化而形成的。
③. 顯微疏松
這種(zhong)缺(que)陷產(chan)生(sheng)主要在(zai)熔(rong)合(he)區，一般尺(chi)寸很小，要放(fang)大100倍(bei)以上才能看清楚。也(ye)有把這種(zhong)顯微疏(shu)松叫(jiao)做折(zhe)(zhe)疊(die)中顯微裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)謂折(zhe)(zhe)疊(die)，是(shi)焊(han)(han)接中由于(yu)電弧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪動，把熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)帶入熔(rong)池(chi)中，但未能與熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)條(tiao)金(jin)屬(shu)(shu)混(hun)合(he)，使兩種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)相間存在(zai)于(yu)熔(rong)池(chi)邊緣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)未完全(quan)混(hun)合(he)區。卷入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)其成(cheng)分基本(ben)上還是(shi)9%Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分。因為焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)元素(su)比9%Ni鋼(gang)高得(de)多，所(suo)以其熔(rong)點也(ye)低于(yu)9%Ni鋼(gang)。因此陷入不完全(quan)熔(rong)合(he)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結晶晚于(yu)熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)，被母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包(bao)圍，似乎形成(cheng)了折(zhe)(zhe)疊(die)。當(dang)陷入母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包(bao)圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)尚未完全(quan)結晶，而且受到焊(han)(han)接接頭拘束應力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)，又(you)沒有液態金(jin)屬(shu)(shu)補充時，就形成(cheng)了裂(lie)紋(wen)。要消除這種(zhong)裂(lie)紋(wen)，根本(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法是(shi)減少金(jin)屬(shu)(shu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有害雜質硫、磷等。采(cai)用(yong)正確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)收弧技(ji)術及運條(tiao)方式，也(ye)是(shi)可以避免弧坑產(chan)生(sheng)熱裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
3. 焊接冷(leng)裂(lie)紋
9%Ni鋼與同等強度水平的其他低合金鋼相比有較高的抗裂紋的能力，在低氫條件下一般不會產生冷裂紋。但是在氫含量較高或者焊接參數選擇不當時也會產生冷裂紋。本來，無論是9%Ni鋼，還是所采用的焊接材料，都有良好的抗裂紋的能力。而且9%Ni鋼的焊接冷裂紋不是產生在過熱粗晶區，而是產生在熔合區，這是與其他低合金鋼的冷裂紋不同之處。公認的焊接冷裂紋三要素也符合9%Ni鋼的條件。其斷口為QCHm(氫脆準解理）特征，屬典型冷裂紋斷口。分析表明，在熔合區的不完全混合區，其化學成分不同于母材，也不同于焊縫，而是它們的混合。如為6.1Cr-3.4Mn-10.1Ni,由于C的偏聚，使其馬氏體相變點ms、mf降低。9%Ni鋼m.和m1分別為400℃及300℃,熔合區則分別為290℃及室溫以下。這就造成在冷卻過程中熱影響區先于熔合區發生馬氏體相變，造成氫向熔合區擴散集聚。且熱影響區為位錯型板條馬氏體，而熔合區為板條馬氏體和孿晶馬氏體混合組織。插銷試驗證明，焊接參數對σcr有重要影響。用OK69.45焊條時，焊接參數為：焊接電流155A,焊接熱輸人為16.11.J/cm,其σ.最高，抗冷裂性好，比用HT17/15TTW要好。前者σcr為808MPa,后者σcr為573MPa.
4. 電弧的磁偏吹
9%Ni鋼(gang)(gang)易(yi)帶(dai)磁，因此焊接9%Ni鋼(gang)(gang)時易(yi)發生(sheng)磁偏吹(chui)。解決方法：嚴禁用磁鐵(tie)；焊件(jian)長度方向(xiang)不要南北放，以免與地磁同向(xiang)；要盡量(liang)用交流電源焊接，避免用大(da)電流的碳弧氣(qi)刨清根。
5. 熔合不良
用高Ni焊條（如Ni70)進行焊接時，由于其與(yu)母材熔點相差太大(da)，易(yi)造成(cheng)熔合不良。這要在操作上(shang)改善運條方式加以克服。
