奧氏體型不銹鋼都具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性,因而常常被用來制成各種形狀的構件、容器或管道。這樣一來,奧氏體不銹鋼被焊接的機會也因此比其他不銹鋼大得多。這類鋼的韌性、塑性本來就好,又不會發生任何的淬火硬化,所以,盡管其線膨脹系數比碳鋼大得多,焊接過程中的彈、塑性應力和應變量很大,卻極少出現冷裂紋。奧氏體(ti)不銹鋼(gang)焊接接頭不存在淬火硬化區,又由于它有很強的加工硬化能力,所以,即使受焊接熱影響而軟化的區域,其抗拉強度仍然不低。可以這樣認為,只要是不誤用焊接填充材料,焊接接頭強度不是焊接性的重點。該類鋼的熱脹冷縮特別大,所帶來的焊接性問題,主要有兩個:一個是熱裂紋問題,這與該類鋼的晶界特性和對某些微量雜質如硫、磷等敏感有關;另一個則是焊接變形較大的問題。


  奧(ao)氏體型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能特別優(you)良,這是(shi)其(qi)獲得最為廣泛應用調焊(han)接接頭(tou)的(de)各種(zhong)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)能力。人們針對各種(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)環(huan)(huan)境和(he)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)機理,選用各種(zhong)耐(nai)(nai)不(bu)(bu)同腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)奧(ao)氏體型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。因(yin)此,對于(yu)(yu)相應于(yu)(yu)每一種(zhong)用于(yu)(yu)某種(zhong)特定環(huan)(huan)境中(zhong)的(de)不(bu)(bu)同鋼(gang)種(zhong),焊(han)接接頭(tou)都(dou)應滿足其(qi)在(zai)特定環(huan)(huan)境中(zhong)的(de)特殊耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)要(yao)求。于(yu)(yu)是(shi),焊(han)接接頭(tou)的(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)問(wen)題(ti)自(zi)然也(ye)是(shi)焊(han)接工作者不(bu)(bu)可回(hui)避的(de),必須面對的(de)最主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti),也(ye)應是(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)管生產廠(chang)關注的(de)主(zhu)題(ti)。


   奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)是(shi)使用最為廣泛的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang),這和它具有良(liang)好(hao)的(de)(de)機械性(xing)能、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能,其焊(han)(han)接性(xing)在(zai)高合金鋼(gang)中被認為是(shi)最好(hao)的(de)(de)有關。鉻-鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體鋼(gang)具有良(liang)好(hao)的(de)(de)焊(han)(han)接性(xing),無淬(cui)硬性(xing),因而在(zai)熱(re)影響區(qu)內(nei)無淬(cui)硬現象,同時也無晶粒(li)粗大化(hua)。但在(zai)焊(han)(han)接中存在(zai)以下問(wen)題:


一、碳(tan)化鉻的形成,降低了(le)焊接接頭抗晶間腐蝕的能力


  奧氏體不銹鋼焊接接頭可有三種晶間(jian)腐蝕的情況:焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區腐蝕及刀狀腐蝕。關于奧氏體鋼晶間腐蝕的機理,一般用“貧鉻”理論來解釋。在固溶狀態下,奧氏體鋼中的碳過飽和固溶于奧氏體中。加熱過程中,過飽和的碳將以Cr23C6。的形式沿晶界析出。Cr23C6中含鉻量大大超過奧氏體基體中的含鉻量,因而使晶界附近含鉻量顯著下降,晶內的鉻原子又來不及擴散及時補充,故形成貧鉻層(Cr<11.7%).貧鉻層的電極電位比晶體內低得很多,在腐蝕質的作用下,電極電位低的晶界將成為陽極,被腐蝕溶解。


   1. 焊(han)縫晶間腐蝕(shi)和母材上敏化(hua)溫度區腐蝕(shi)


   18-8型不銹鋼在(zai)450℃~850℃加熱時,具有晶間(jian)腐蝕傾(qing)向,這一溫度(du)(du)范圍稱為敏化(hua)溫度(du)(du)區間(jian)。


    焊(han)(han)縫(feng)晶(jing)間腐蝕(shi)可有(you)兩(liang)種(zhong)情況(kuang)(kuang),一種(zhong)情況(kuang)(kuang)為焊(han)(han)接線能(neng)量過大或多層(ceng)焊(han)(han)時焊(han)(han)縫(feng)金屬在敏(min)化(hua)溫度(du)區間停留時間過長(chang)所引(yin)起(qi),即焊(han)(han)接狀(zhuang)態下已有(you)碳化(hua)鉻析出而(er)形(xing)成貧鉻層(ceng);另一種(zhong)情況(kuang)(kuang)是焊(han)(han)接狀(zhuang)態下耐蝕(shi)性良好,焊(han)(han)后經受了敏(min)化(hua)加(jia)熱的條件,因而(er)具有(you)晶(jing)間腐蝕(shi)傾向。


   熱(re)影響區(qu)、敏(min)化區(qu)的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向也是由于(yu)(yu)形成(cheng)貧鉻層所致。但因為(wei)焊接熱(re)循環具有快速(su)連續加熱(re)的(de)(de)特點,碳化鉻的(de)(de)析(xi)出需要在更高(gao)的(de)(de)溫度下才能較快進行,因此,焊接接頭的(de)(de)敏(min)化區(qu)溫度范圍為(wei)600℃~1000℃,高(gao)于(yu)(yu)平衡加熱(re)條件下的(de)(de)敏(min)化區(qu)溫度450℃~850℃。


  焊(han)縫(feng)和(he)熱(re)影響區晶(jing)間腐(fu)蝕傾(qing)向(xiang)與(yu)含(han)碳量、加熱(re)溫度和(he)保溫時(shi)間等(deng)因(yin)素有關(guan)。因(yin)此,為提高焊(han)接接頭抗晶(jing)腐(fu)蝕能力,一(yi)般宜采取以下(xia)措施:

 

  ①. 減小母材及焊縫中的含碳量,使加熱時減少或避免Cr32C6析出,消除產生貧鉻層的機會。例如,超低碳(C≤0.03%)不銹鋼由于含碳量較低,具有優良的抗蝕性能,但是超低碳不銹鋼的冶煉成本高。


  ②. 在鋼中添(tian)加穩定化元素(su)鈦、鈮(ni)等,使之優先形成(cheng)(cheng)MC,而避免形成(cheng)(cheng)貧鉻(ge)層。


  ③. 使焊縫形成奧(ao)氏(shi)體(ti)加(jia)少量鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)雙相組(zu)織。當焊縫中存在一(yi)定數(shu)量的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)時,可(ke)以細化晶(jing)粒(li),增加(jia)晶(jing)界面積(ji),使晶(jing)界單位(wei)面積(ji)上的(de)碳化鉻(ge)析(xi)出量減(jian)(jian)少,減(jian)(jian)輕貧鉻(ge)程度。鉻(ge)在鐵(tie)素(su)體(ti)中溶解度較大,Cr2C6優先在鐵(tie)素(su)體(ti)中形成,而不致(zhi)使奧(ao)氏(shi)體(ti)晶(jing)界貧鉻(ge);此外,散(san)布在奧(ao)氏(shi)體(ti)之(zhi)間的(de)鐵(tie)素(su)體(ti),還可(ke)能防(fang)止(zhi)腐蝕沿晶(jing)界向內部(bu)擴展。


  ④. 控制(zhi)在敏化溫(wen)度(du)區間的(de)(de)停留時間。調整(zheng)焊(han)接(jie)熱循環,盡(jin)(jin)可能縮短(duan)600℃以上的(de)(de)高溫(wen)停留時間,以防(fang)止焊(han)縫及熱影響(xiang)區大量(liang)(liang)析出碳化鉻。如選(xuan)(xuan)擇能量(liang)(liang)密度(du)高的(de)(de)焊(han)接(jie)方法(如等離子弧(hu)焊(han)),選(xuan)(xuan)用較小的(de)(de)焊(han)接(jie)線能量(liang)(liang),焊(han)縫背面通氬氣或采用銅(tong)墊增加焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)冷卻速(su)度(du),減(jian)(jian)少(shao)起弧(hu)、收弧(hu)次數以避(bi)免重(zhong)復(fu)加熱,多層焊(han)時與(yu)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)的(de)(de)接(jie)觸面盡(jin)(jin)可能最后施焊(han)等,均可以減(jian)(jian)少(shao)接(jie)頭的(de)(de)晶間腐(fu)蝕(shi)傾向。


 ⑤. 焊后進行固溶處理或穩定化退火。固溶處理可使已析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,但一般只適用于較小的工件。穩定化退火是將工件加熱到850℃~900℃保溫后空冷。其作用為使碳化物充分析出,并促使鉻加速擴散而消除貧鉻區。


 2. 焊接(jie)接(jie)頭(tou)的刀(dao)狀腐蝕


   刀狀腐蝕簡稱刀蝕,它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕,只發生在含有穩定劑的奧氏體鋼(如321不銹鋼316Ti不銹鋼(gang)等)的焊接接頭中。刀狀腐蝕的腐蝕部位在熱影響區的過熱區,沿熔合線發展,開始寬度僅3~5個晶粒,逐步擴大至1.0mm~1.5mm。因形狀如刀刃,故稱刀狀腐蝕。


 高溫過熱(re)和(he)中溫敏化是導致焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)產生(sheng)刀蝕的(de)(de)(de)重要條件。含有穩(wen)定劑的(de)(de)(de)奧氏(shi)體鋼,一般以(yi)固溶(rong)狀態供貨(huo),此時鋼中少(shao)部分的(de)(de)(de)碳(tan)固溶(rong)于奧氏(shi)體,其余(yu)大部分碳(tan)則形(xing)(xing)成(cheng)TiC或NbC.焊(han)接(jie)(jie)時,在(zai)(zai)溫度超(chao)過1200℃的(de)(de)(de)過熱(re)區(qu)中,這(zhe)些碳(tan)化物將(jiang)溶(rong)入固溶(rong)體。由于碳(tan)的(de)(de)(de)擴散(san)(san)能力較強,在(zai)(zai)冷(leng)卻過程中將(jiang)偏聚在(zai)(zai)晶(jing)界形(xing)(xing)成(cheng)過飽(bao)和(he)狀態,而鈦則因擴散(san)(san)能力低(di)而留(liu)于晶(jing)內。當(dang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)在(zai)(zai)敏化溫度區(qu)間再次加熱(re)時,過飽(bao)和(he)的(de)(de)(de)碳(tan)將(jiang)在(zai)(zai)晶(jing)間以(yi)CraC.形(xing)(xing)式(shi)析出(chu),在(zai)(zai)晶(jing)界形(xing)(xing)成(cheng)貧(pin)(pin)鉻(ge)層,使焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)抗蝕性能降低(di)。從以(yi)上分析可知,刀狀腐蝕的(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)根(gen)源也(ye)在(zai)(zai)于在(zai)(zai)晶(jing)間形(xing)(xing)成(cheng)貧(pin)(pin)鉻(ge)層。


 防止刀(dao)蝕的措(cuo)施(shi)如下:


 ①. 降低(di)含(han)碳(tan)量 這是(shi)防止(zhi)刀狀腐蝕的(de)很有(you)(you)效的(de)措(cuo)施。對(dui)于(yu)含(han)有(you)(you)穩(wen)定化元素(su)的(de)不(bu)銹鋼,含(han)碳(tan)量最好不(bu)超過0.06%。


 ②. 采用合(he)理的(de)焊(han)(han)接工(gong)藝(yi) 盡量選擇較小的(de)線能(neng)(neng)量,以(yi)減少過(guo)熱區在高溫停(ting)留時間,注意避免在焊(han)(han)接過(guo)程(cheng)產生“中溫敏(min)化”的(de)效果。因此雙面(mian)焊(han)(han)時,與(yu)腐蝕介(jie)質(zhi)接觸(chu)的(de)焊(han)(han)縫應最后(hou)(hou)施(shi)焊(han)(han)(這是大直(zhi)徑厚壁焊(han)(han)管內焊(han)(han)在外焊(han)(han)之(zhi)后(hou)(hou)再進行的(de)原因所在),如不能(neng)(neng)實施(shi)則(ze)應調整焊(han)(han)接規范及(ji)焊(han)(han)縫形狀,盡量避免與(yu)腐蝕介(jie)質(zhi)接觸(chu)的(de)過(guo)熱區再次受到敏(min)化加熱。


 ③. 焊后熱處(chu)理 焊后進行固溶(rong)或穩定化處(chu)理,均能(neng)提高接頭(tou)的抗刀狀腐蝕能(neng)力。


二(er)、 應(ying)力(li)腐蝕開裂


  應(ying)力腐蝕開裂是金屬在特定的腐蝕介質和拉應力的共同作用下所產生的延遲破壞現象,也稱應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking,簡稱SCC).


  鉻-鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,產生應(ying)力腐蝕(shi)開(kai)裂(lie)常見的鋼(gang)種(zhong),有不(bu)含鈦、鈮的18-8型和(he)17-12-Mo型鋼(gang),其(qi)次(ci)是超低碳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。由于介質不(bu)同(tong),應(ying)力開(kai)裂(lie)既可(ke)(ke)呈晶間(jian)開(kai)裂(lie)形式(shi),也可(ke)(ke)呈穿晶開(kai)裂(lie)形式(shi),或(huo)為穿晶和(he)沿晶混合開(kai)裂(lie)形式(shi)。


   不銹鋼(gang)產生應力(li)腐(fu)蝕開裂(lie)的影響(xiang)因素很多,包括鋼(gang)材成(cheng)分、組(zu)織(zhi)和(he)狀態、介質(zhi)種類(lei)、溫度及濃(nong)度、應力(li)的性質(zhi)、大小以(yi)及結構特點等。


  防止應力腐蝕開裂的主(zhu)要措施如(ru)下:


  1. 正(zheng)確選擇材(cai)料及合理(li)調整焊縫成分


  根(gen)據介質特性選(xuan)用對(dui)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕開裂敏感性低的(de)材料,應(ying)(ying)該是防止應(ying)(ying)力腐(fu)蝕開裂的(de)最根(gen)本措施。此類(lei)鋼(gang)有高純鉻-鎳奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、高硅鉻-鎳奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)、鐵素(su)體(ti)-奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)、高鉻鐵素(su)體(ti)鋼(gang)等。合理地調整(zheng)焊(han)縫成分(fen)是提高接頭(tou)抗應(ying)(ying)力腐(fu)蝕能力的(de)重要(yao)措施之一(yi)。一(yi)般認為,當焊(han)縫金屬(shu)為奧(ao)氏體(ti)-鐵素(su)體(ti)雙相組織時,具有較(jiao)好的(de)抗應(ying)(ying)力腐(fu)蝕性能。


  2. 消除或減小殘余應力


  拉伸應(ying)力(li)的存(cun)在是(shi)產(chan)生(sheng)應(ying)力(li)腐蝕開(kai)(kai)裂(lie)(lie)的先決條件之一。可以認為,不銹鋼部件中若(ruo)不存(cun)在拉應(ying)力(li),則可以完全避免(mian)應(ying)力(li)腐蝕開(kai)(kai)裂(lie)(lie)。因此(ci),消除或減少結構中的殘余(yu)應(ying)力(li),是(shi)防止應(ying)力(li)腐蝕開(kai)(kai)裂(lie)(lie)的重(zhong)要措施。


  焊后進行消除應(ying)力熱處理是常用的工藝措施。例如,對奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)一般進行900℃的消除應(ying)力退火熱處理。采用機械的方(fang)法也(ye)可以降低表(biao)面(mian)(mian)殘余應(ying)力或造成壓應(ying)力。如表(biao)面(mian)(mian)拋光、噴丸和錘擊。


 3. 合理的結構設計


  結構中(zhong)應避(bi)免形成較大的應力集中(zhong)或(huo)(huo)在(zai)制造中(zhong)避(bi)免產(chan)生(sheng)較大的殘(can)余應力。在(zai)設備和容器(qi)中(zhong)與(yu)腐蝕介(jie)質的接觸面不(bu)能(neng)有縫隙(xi),盡可能(neng)采用對接接頭,結構設計中(zhong)注意不(bu)產(chan)生(sheng)熱(re)流集中(zhong)而引起(qi)的局(ju)部(bu)過熱(re)或(huo)(huo)腐蝕液(ye)滯留而局(ju)部(bu)濃縮等。


三(san)、焊(han)接(jie)熱裂紋


 奧氏體不銹鋼焊(han)接時(shi),焊(han)縫及熱(re)影(ying)響(xiang)區均可(ke)能(neng)出現(xian)熱(re)裂(lie)紋(wen)。最常(chang)見的是焊(han)縫結晶(jing)裂(lie)紋(wen),有時(shi)在熱(re)影(ying)響(xiang)區或多層焊(han)層間(jian)金屬也(ye)可(ke)出現(xian)液化裂(lie)紋(wen)。


 奧氏體鋼具有較大的(de)(de)熱裂紋敏感性(xing),主(zhu)要(yao)取決于鋼的(de)(de)化學成(cheng)分、組織與性(xing)能(neng)的(de)(de)特點。


  奧氏(shi)(shi)體鋼中合金元素(su)較多,尤其是含有一(yi)定數量的(de)(de)鎳,它(ta)不僅提高了奧氏(shi)(shi)體的(de)(de)穩定性(xing),而且還易和硫、磷等雜質(zhi)形成低(di)(di)熔(rong)點(dian)化(hua)合物或共晶(jing),如(ru)Ni-S共晶(jing)熔(rong)點(dian)為(wei)645℃、Ni-P共晶(jing)為(wei)880℃,比Fe-S、Fe-P共晶(jing)的(de)(de)熔(rong)點(dian)更低(di)(di),危害性(xing)也(ye)更大(da)。其他一(yi)些元素(su)如(ru)硼、硅等的(de)(de)偏(pian)析,也(ye)將促(cu)使(shi)產生熱裂紋(wen)。


 奧氏體(ti)鋼焊縫易形成方向性強的(de)粗大柱(zhu)狀晶(jing)組(zu)織,有利于有害雜質和元素(su)的(de)偏析,從(cong)而(er)促使(shi)形成連(lian)續的(de)晶(jing)間液(ye)膜,提高(gao)了熱裂紋的(de)敏感性。


 從(cong)奧氏體不銹鋼的(de)(de)物理性能(neng)看,它(ta)具有導熱(re)系數小、線膨脹系數大的(de)(de)特點(dian),因而(er)在焊接不均勻(yun)加熱(re)的(de)(de)情況下,極(ji)易形成(cheng)較大的(de)(de)拉應力,促進了焊接熱(re)裂紋的(de)(de)產生。


 由以上分析可知,與結構鋼(gang)相比(bi),奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的焊接熱(re)裂紋傾(qing)向較(jiao)大,尤其(qi)是(shi)高鎳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)。


  防止奧氏體不銹(xiu)鋼焊接熱裂紋的主要措施如下:


   1. 嚴(yan)格控(kong)制(zhi)有害雜質硫(liu)、磷的(de)含量,鋼中含鎳(nie)量越(yue)高,越(yue)應該嚴(yan)格控(kong)制(zhi)。


   2. 調整焊縫金屬的組織


    奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼焊(han)縫(feng)可以(yi)是單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi),也可以(yi)是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)為主的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)。大量(liang)實踐(jian)證(zheng)明,單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫(feng),對(dui)熱裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)較大,而雙相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫(feng),則具有(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)裂(lie)性(xing)(xing)能(neng),如表(biao)2-2中(zhong)所列出的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)焊(han)縫(feng)中(zhong)δ-鐵素體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。焊(han)接18-8型不(bu)銹鋼時,如果形成γ+5%δ的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi),不(bu)僅可以(yi)提高抗(kang)晶間腐(fu)蝕能(neng)力,而且(qie)又(you)減小了(le)熱裂(lie)敏感性(xing)(xing)。焊(han)縫(feng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)δ相(xiang)(xiang)(xiang),可以(yi)細(xi)化晶粒,消除(chu)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)方向性(xing)(xing),減少有(you)害雜質(zhi)在(zai)晶界(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)偏析(xi),而且(qie)δ相(xiang)(xiang)(xiang)能(neng)解較多的(de)(de)(de)(de)(de)硫、磷,并能(neng)降(jiang)低界(jie)(jie)面能(neng),阻止晶間液膜的(de)(de)(de)(de)(de)形成,從而有(you)利于提高焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱裂(lie)紋能(neng)力。


表 2.jpg


  3. 調整焊縫金屬合(he)金成(cheng)分


   當在焊(han)縫中不允許(xu)有雙(shuang)相組(zu)織(zhi)時(shi),如表(biao)2-2中“不希望(wang)有δ-鐵(tie)素體的理(li)由”所(suo)列出的各項,就必須對焊(han)縫金屬進(jin)行合理(li)的合金化(hua)。如在單相穩定(ding)奧氏體鋼中適當增加錳、碳、氮的含量(liang)可(ke)以提高(gao)焊(han)縫的抗裂(lie)性能。此外,加入少(shao)(shao)量(liang)的鈰、鋯、鉭等(deng)微量(liang)元素,可(ke)以細化(hua)焊(han)縫組(zu)織(zhi)、凈(jing)化(hua)晶界,也可(ke)減少(shao)(shao)焊(han)縫的熱裂(lie)紋敏(min)感性。


  4. 工(gong)藝措施


 在焊接奧氏體不銹鋼時,應盡量減小熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。奧氏體不銹鋼焊接宜采用小線能量及小截面的焊道。至于液化裂紋,它主要出現于310S不(bu)銹(xiu)鋼的焊接接頭中。為了防止產生液化裂紋,除了嚴格限制母材中的雜質含量以及控制母材的晶粒度以外,在工藝上應采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施,以減小母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。


四、奧氏體(ti)鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)脆化


 奧(ao)氏體鋼(gang)用途頗廣,可在耐熱、耐蝕(shi)、低(di)(di)溫(wen)(wen)等各種條(tiao)件下使用。不(bu)(bu)同的(de)工作(zuo)(zuo)條(tiao)件,對(dui)焊(han)(han)接接頭的(de)性能(neng)要(yao)求也不(bu)(bu)同。耐蝕(shi)鋼(gang)通常是在室溫(wen)(wen)或350℃以(yi)下工作(zuo)(zuo),主要(yao)要(yao)求耐蝕(shi)性,對(dui)機械性能(neng)無(wu)特殊要(yao)求。用于高(gao)溫(wen)(wen)條(tiao)件的(de)熱強鋼(gang),如(ru)是短時工作(zuo)(zuo),則要(yao)求保(bao)證接頭與母(mu)材等強度(du);而長期工作(zuo)(zuo)(10年以(yi)上(shang))時,則保(bao)證焊(han)(han)接接頭的(de)塑(su)性,防止高(gao)溫(wen)(wen)脆化(hua)是關(guan)鍵(jian)。對(dui)于低(di)(di)溫(wen)(wen)工作(zuo)(zuo)的(de)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang),則主要(yao)要(yao)求良(liang)好的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)韌性,防止焊(han)(han)接接頭發(fa)生低(di)(di)溫(wen)(wen)脆斷。從(cong)不(bu)(bu)同的(de)工作(zuo)(zuo)條(tiao)件下對(dui)接頭性能(neng)的(de)要(yao)求來看,奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)接接頭的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)脆化(hua)和高(gao)溫(wen)(wen)脆化(hua)是值得注意的(de)問題。


  當18-8型鋼焊(han)縫(feng)為雙(shuang)相組織時,其拉伸強度、屈(qu)服強度與塑性(xing)略低于(yu)母材(cai),但韌性(xing)比(bi)母材(cai)低得多,因而難(nan)以保(bao)證低溫條件下對焊(han)接接頭韌性(xing)的要(yao)求。為了(le)保(bao)證18-8型鋼焊(han)縫(feng)具有良好的低溫韌性(xing),應使焊(han)縫(feng)為單相奧氏體組織。


 奧氏(shi)體焊(han)縫中含有(you)較(jiao)多的(de)鐵素(su)體化元(yuan)素(su)或有(you)較(jiao)多的(de)δ相時(shi),高溫條件(jian)下(xia),由于δ→σ轉(zhuan)變(bian),引起σ相脆化,焊(han)縫的(de)塑性和(he)韌(ren)性均顯著(zhu)下(xia)降。因此,為了保證必要(yao)的(de)塑性和(he)韌(ren)性,焊(han)縫中的(de)δ相應(ying)小(xiao)于5%。


  單相的(de)奧(ao)氏體焊縫也可(ke)能(neng)出現σ相,這與合金系(xi)統有關(guan)。如310S不銹鋼焊縫中鉻與硅(gui)含量(liang)偏(pian)上(shang)限,而碳、鎳含量(liang)偏(pian)下限時,就容易沿(yan)晶界析(xi)出σ相,這比晶內析(xi)出σ相,對焊接(jie)接(jie)頭脆化影響更(geng)為嚴重。


  為了(le)避免出現(xian) σ脆性(xing)相,應盡量(liang)限(xian)制焊(han)縫中的(de)(de)δ相數量(liang),考慮焊(han)縫的(de)(de)合金化(hua)時(shi)(shi),適當(dang)減少鐵(tie)素(su)體形成(cheng)元素(su);多(duo)層焊(han)時(shi)(shi)采用較(jiao)小的(de)(de)線能量(liang),以減小熔池體積,提高冷卻速度,縮短高溫停留(liu)時(shi)(shi)間。對于已(yi)經出現(xian)σ相的(de)(de)焊(han)縫,可將焊(han)接(jie)接(jie)頭加熱(re)至(zhi)1050℃~1100℃,保溫1小時(shi)(shi)后水冷,進行固溶處理,此時(shi)(shi)絕大部分 σ 相可重(zhong)新溶入奧氏體中,性(xing)能即可恢(hui)復。


五、焊接變形較大


 因(yin)為(wei)奧(ao)氏體不銹鋼導熱性能差(cha),膨脹(zhang)系數大,焊接(jie)變形(xing)較大,特別是薄(bo)板。因(yin)此,焊接(jie)時(shi)應(ying)適當采(cai)取防形(xing)的措施,如夾具(ju)等。