9%Ni鋼(gang)以其優(you)異的(de)(de)低溫(wen)韌性(xing)被認為是(shi)制造低溫(wen)壓力(li)容器的(de)(de)優(you)良材料(liao)。焊(han)(han)接(jie)9%Ni鋼(gang)時可(ke)能(neng)遇到的(de)(de)問題主要是(shi)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)低溫(wen)韌性(xing)、熱裂(lie)紋、冷(leng)裂(lie)紋、電弧磁偏吹和熔合不(bu)良等。這些問題與焊(han)(han)接(jie)方法、焊(han)(han)接(jie)材料(liao)和焊(han)(han)接(jie)工藝有很大關系(xi)。
1. 焊接(jie)接(jie)頭的低溫韌(ren)性問題(ti)
焊接接頭的低溫韌性(xing)對9%Ni鋼來說(shuo)是(shi)個非常重要的問題，
包括(kuo)焊縫金屬、熔合區(qu)和熱影響(xiang)區(qu)三個(ge)區(qu)域，都可能發生(sheng)韌性(xing)惡化。
①. 焊(han)縫(feng)金屬
焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的低(di)(di)(di)溫韌(ren)性(xing)(xing)與焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)有(you)關。用(yong)與母(mu)材(cai)(cai)成分相同的材(cai)(cai)料(liao)時，焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的韌(ren)性(xing)(xing)很(hen)差，主要(yao)是因為焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的含(han)氧量(liang)太(tai)高(gao)。如果硅含(han)量(liang)也較高(gao)，其(qi)韌(ren)性(xing)(xing)降低(di)(di)(di)更大。所以，只有(you)在TIG焊(han)接(jie)(jie)時才采(cai)(cai)用(yong)同質焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)。9%Ni鋼的焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)主要(yao)采(cai)(cai)用(yong)Ni基(ji)、Fe-Ni基(ji)和Ni-Cr奧氏(shi)體(ti)不銹鋼等三種類型。Ni基(ji)和Fe-Ni基(ji)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)的低(di)(di)(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良(liang)好，線脹系數與母(mu)材(cai)(cai)相近，但成本高(gao)，強(qiang)度(du)偏低(di)(di)(di)。Ni13-Cr16奧氏(shi)體(ti)不銹鋼型焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)的強(qiang)度(du)稍高(gao)，但低(di)(di)(di)溫韌(ren)性(xing)(xing)較差，線脹系數與母(mu)材(cai)(cai)相差較大，而且(qie)易(yi)在熔合區出現脆硬組織。用(yong)同質焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)焊(han)9%Ni鋼時，其(qi)韌(ren)性(xing)(xing)與母(mu)材(cai)(cai)相近。
②. 熔合區
熔(rong)合(he)(he)區(qu)的低溫韌性(xing)(xing)主要與出現脆性(xing)(xing)組織有關(guan)。當采用Ni13-Cr16型奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)焊接9%Ni鋼(gang)時熔(rong)合(he)(he)區(qu)既(ji)非奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)，也非9%Ni鋼(gang)化學成分。9%Ni鋼(gang)和奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)都具有良好的韌性(xing)(xing)，但這(zhe)時熔(rong)合(he)(he)區(qu)中的Cr、Mn等元(yuan)素的含量都比9%Ni鋼(gang)高(gao)，碳(tan)也在熔(rong)合(he)(he)區(qu)偏聚，其硬(ying)度(du)為363~380HV,明(ming)顯高(gao)于焊縫(feng)金(jin)屬（207HV)和熱影響區(qu)（308~332HV).熔(rong)合(he)(he)區(qu)的硬(ying)度(du)偏高(gao)的位置是(shi)(shi)在焊縫(feng)邊界上(shang)的不完全(quan)混合(he)(he)區(qu)。該區(qu)的硬(ying)脆性(xing)(xing)主要是(shi)(shi)因為形(xing)成了有板條馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)和孿(luan)晶馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)組成的混合(he)(he)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)所致。
③. 熱影響(xiang)區
9%Ni鋼焊接時(shi)在(zai)(zai)加(jia)熱(re)(re)到700~900℃以及1250℃以上的(de)區域，其韌(ren)性明顯惡化。而(er)(er)加(jia)熱(re)(re)到1050~1250℃時(shi)韌(ren)性有(you)所(suo)回升。在(zai)(zai)700~900℃區間(jian)加(jia)熱(re)(re)時(shi)，由(you)于它(ta)是處(chu)于鐵素體(ti)(ti)－奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)兩相區，加(jia)熱(re)(re)時(shi)生成部分(fen)高碳奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，冷(leng)卻(que)(que)(que)后轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)島狀馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)此(ci)很脆。在(zai)(zai)1050~1250℃區間(jian)加(jia)熱(re)(re)時(shi)，由(you)于奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)已完成，得(de)到均勻的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，冷(leng)卻(que)(que)(que)后轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)低碳馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)此(ci)韌(ren)性較高。而(er)(er)加(jia)熱(re)(re)達(da)1350℃時(shi)，晶粒粗大，又可(ke)能(neng)出現上貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)而(er)(er)韌(ren)性較差(cha)。而(er)(er)在(zai)(zai)550~600℃溫度(du)(du)加(jia)熱(re)(re)時(shi)，能(neng)得(de)到較多的(de)逆轉(zhuan)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)而(er)(er)韌(ren)性較高。此(ci)外，冷(leng)卻(que)(que)(que)速度(du)(du)對(dui)低溫韌(ren)性也有(you)影響。冷(leng)卻(que)(que)(que)速度(du)(du)越(yue)快，韌(ren)性越(yue)好(hao)(hao)。鋼中磷含(han)量對(dui)韌(ren)性也有(you)影響，當(dang)硫為(wei)0.005%時(shi)，；磷應在(zai)(zai)0.009%以下為(wei)好(hao)(hao)。
2. 焊接(jie)熱裂紋
①. 弧坑裂紋
用奧(ao)氏(shi)體型焊條焊接9%Ni鋼時(shi)，大多(duo)有熱(re)裂紋傾(qing)向，特別是打底(di)焊和定(ding)位焊中。若有夾渣(zha)，夾渣(zha)處也能產生熱(re)裂紋。
裂(lie)紋傾向還與焊(han)接位置有(you)關，橫焊(han)和平(ping)焊(han)裂(lie)紋傾向小，而立焊(han)和仰焊(han)裂(lie)紋傾向大。
用(yong)TH17/15TTW焊(han)(han)接時，由于(yu)(yu)焊(han)(han)縫(feng)中Cr/Ni之(zhi)比(bi)值小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)1.48,初生(sheng)相為(wei)(wei)γ相，造成硫(liu)、磷(lin)的偏析，形成較大的脆(cui)性溫度區間而易(yi)于(yu)(yu)開裂(lie)。當采用(yong)25-20奧氏體不銹鋼焊(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)接時，就不容(rong)易(yi)產生(sheng)熱(re)裂(lie)紋。這(zhe)主要是焊(han)(han)縫(feng)中有害元(yuan)素(su)硫(liu)、硅含量(liang)(liang)低，有益元(yuan)素(su)錳(meng)含量(liang)(liang)高，故熱(re)裂(lie)紋傾(qing)(qing)向小(xiao)(xiao)。鎢的加入，一(yi)般也(ye)認(ren)為(wei)(wei)有利于(yu)(yu)減小(xiao)(xiao)熱(re)裂(lie)紋傾(qing)(qing)向。
②. 液(ye)化裂紋(wen)
液化(hua)裂紋的(de)產生是(shi)由于(yu)在(zai)(zai)9%Ni鋼焊縫(feng)的(de)晶(jing)界(jie)上有硫、磷(lin)等雜(za)質元素的(de)偏析(xi)，在(zai)(zai)后續焊道(dao)的(de)作用下(xia)，晶(jing)界(jie)上的(de)低熔點(dian)物質液化(hua)而形成的(de)。
③. 顯(xian)微(wei)疏松(song)
這種缺陷(xian)產(chan)生主要(yao)(yao)在(zai)熔(rong)合(he)區(qu)(qu)，一般(ban)尺(chi)寸很小，要(yao)(yao)放(fang)大100倍以(yi)(yi)(yi)上(shang)(shang)才能(neng)看清楚。也有(you)把(ba)這種顯(xian)微疏松(song)叫(jiao)做折(zhe)疊(die)中(zhong)顯(xian)微裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)謂(wei)折(zhe)疊(die)，是焊(han)接(jie)中(zhong)由(you)于(yu)電弧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪動(dong)，把(ba)熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母材(cai)帶(dai)入熔(rong)池中(zhong)，但未(wei)能(neng)與熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)條金(jin)屬(shu)混(hun)合(he)，使兩種金(jin)屬(shu)相間存在(zai)于(yu)熔(rong)池邊(bian)緣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)未(wei)完全混(hun)合(he)區(qu)(qu)。卷入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母材(cai)其成(cheng)(cheng)分基本上(shang)(shang)還(huan)是9%Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分。因為焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)元素比9%Ni鋼(gang)高得多，所(suo)以(yi)(yi)(yi)其熔(rong)點也低(di)于(yu)9%Ni鋼(gang)。因此陷(xian)入不(bu)完全熔(rong)合(he)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(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)母材(cai)金(jin)屬(shu)，被(bei)母材(cai)金(jin)屬(shu)所(suo)包(bao)(bao)圍，似乎形(xing)成(cheng)(cheng)了折(zhe)疊(die)。當(dang)陷(xian)入母材(cai)金(jin)屬(shu)所(suo)包(bao)(bao)圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)尚未(wei)完全結晶，而且受(shou)到(dao)焊(han)接(jie)接(jie)頭拘束應(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，又沒有(you)液態金(jin)屬(shu)補充(chong)時，就形(xing)成(cheng)(cheng)了裂紋。要(yao)(yao)消(xiao)除這種裂紋，根本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法是減少金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)害雜(za)質硫、磷(lin)等。采(cai)用正確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)收弧技術(shu)及運條方式(shi)，也是可以(yi)(yi)(yi)避(bi)免(mian)弧坑(keng)產(chan)生熱(re)裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
3. 焊接冷裂紋
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(de)磁偏吹
9%Ni鋼易(yi)帶(dai)磁(ci)，因此焊接9%Ni鋼時易(yi)發生磁(ci)偏吹。解(jie)決方法：嚴(yan)禁用(yong)磁(ci)鐵(tie)；焊件長度方向不(bu)要南北放，以免(mian)與地磁(ci)同向；要盡量用(yong)交流電(dian)(dian)源焊接，避免(mian)用(yong)大電(dian)(dian)流的(de)碳(tan)弧氣刨清根。
5. 熔合不良
用(yong)高Ni焊條（如(ru)Ni70)進行焊接時，由(you)于其與母(mu)材熔點相差太(tai)大，易造成熔合不良。這要(yao)在操作上改善運(yun)條方(fang)式加以克服(fu)。
