奧氏體不銹鋼是香蕉視頻app下載蘋果版: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下載蘋果版: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。

 奧氏體不銹(xiu)鋼管焊接接頭的(de)熱(re)裂紋中最常見的(de)是(shi)結(jie)晶（凝(ning)固(gu)）裂紋、熱(re)影響區（液化）裂紋和高溫低塑性裂紋。

1. 焊(han)縫凝(ning)固(gu)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(bu)銹鋼、321不銹鋼、347不銹(xiu)鋼、316不銹(xiu)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。

 由上述凝固(gu)裂(lie)(lie)紋產生(sheng)的(de)原因可知防止(zhi)凝固(gu)裂(lie)(lie)紋的(de)措施之一，即(ji)是要(yao)盡可能地(di)減少母材(cai)、焊材(cai)中有(you)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(yi)方面在(zai)某些(xie)腐蝕(shi)環境，即使輕微的(de)(de)鐵素體(ti)也可能(neng)引起(qi)嚴重的(de)(de)問題，例如(ru)(ru)在(zai)尿素、醋酸(suan)(suan)(suan)等介質中，焊縫(feng)中的(de)(de)鐵素體(ti)會發生選擇性(xing)(xing)腐蝕(shi)。純奧氏體(ti)的(de)(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)屬，通過加入(ru)Mn、Mo、W、V、Ti可以改善其凝固(gu)裂紋敏感性(xing)(xing)，如(ru)(ru)尿素級不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)焊材(cai)00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼(gang)和耐硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)(suan)，有(you)機(ji)酸(suan)(suan)(suan)抗孔蝕(shi)、應力腐蝕(shi)用的(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊縫(feng)金(jin)(jin)屬雖然(ran)并不(bu)含有(you)鐵素體(ti)相，但因Mn、Mo含量(liang)較高，仍具有(you)良(liang)好的(de)(de)抗熱裂性(xing)(xing)能(neng)，焊接時不(bu)會產生凝固(gu)裂紋。Mn在(zai)焊縫(feng)金(jin)(jin)屬中可與S結合(he)生成高熔點的(de)(de)MnS從而(er)防止S的(de)(de)偏析和產生低熔點共(gong)晶，而(er)Mo、W可提高熔池的(de)(de)結晶溫(wen)度，縮小結晶溫(wen)度范(fan)圍，V、Ti可以縮小脆性(xing)(xing)溫(wen)度區(qu)間BTR(表2-1)。因此均對防止凝固(gu)裂紋起(qi)良(liang)好作(zuo)用。

2. 熱(re)影響(xiang)區（液化）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(lie)(lie)紋(wen)形成的(de)原因相同(tong)，是(shi)由于母材中(zhong)(zhong)奧氏體(ti)(ti)晶(jing)界殘存(cun)著比基(ji)體(ti)(ti)熔(rong)點(dian)(dian)低(di)(di)的(de)低(di)(di)熔(rong)點(dian)(dian)共(gong)(gong)晶(jing)薄膜，在(zai)(zai)焊接(jie)(jie)(jie)電弧加熱中(zhong)(zhong)發(fa)生熔(rong)化(hua)，并在(zai)(zai)隨后冷卻中(zhong)(zhong)受(shou)收(shou)縮拉(la)應(ying)力的(de)作用(yong)而(er)發(fa)生開裂(lie)(lie)。圖(tu)2-3是(shi)含硼304鋼(gang)熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)的(de)液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)。在(zai)(zai)多層（多道）焊縫中(zhong)(zhong)也會遇(yu)到液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)，這種情況(kuang)往往是(shi)先焊的(de)焊道中(zhong)(zhong)鐵素體(ti)(ti)含量少或(huo)無鐵素體(ti)(ti)而(er)存(cun)在(zai)(zai)低(di)(di)熔(rong)點(dian)(dian)共(gong)(gong)晶(jing)薄膜，在(zai)(zai)隨后的(de)焊道的(de)熱影(ying)響(xiang)(xiang)下發(fa)生開裂(lie)(lie)。同(tong)樣防止(zhi)熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)主要(yao)對策是(shi)盡可能(neng)減(jian)(jian)少可生成低(di)(di)熔(rong)點(dian)(dian)共(gong)(gong)晶(jing)的(de)有害(hai)元素和(he)偏析程(cheng)度。因此(ci)在(zai)(zai)選用(yong)鋼(gang)材和(he)焊材時，特別要(yao)注意有害(hai)元素的(de)含，焊接(jie)(jie)(jie)時應(ying)采用(yong)小的(de)線能(neng)量的(de)焊接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)和(he)規(gui)范(fan)，防止(zhi)熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)過熱，以及(ji)注意接(jie)(jie)(jie)頭設計和(he)焊接(jie)(jie)(jie)程(cheng)序，盡可能(neng)減(jian)(jian)少焊接(jie)(jie)(jie)殘余應(ying)力。

3. 高溫低塑性(xing)裂紋

  這(zhe)種裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)多數發生(sheng)在(zai)單相(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)及合金的(de)(de)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)或多層焊(han)縫(feng)中先一層（道）焊(han)縫(feng)上，其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍相(xiang)當(dang)于(yu)再(zai)結晶溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，因此高溫(wen)(wen)(wen)低塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)產(chan)生(sheng)在(zai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)比(bi)液(ye)化裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)更低的(de)(de)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)。對于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)，在(zai)低于(yu)固相(xiang)線溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)以(yi)下的(de)(de)加(jia)熱(re)(re)過(guo)程(cheng)和(he)冷(leng)卻過(guo)程(cheng)，其(qi)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變化是(shi)不同的(de)(de)（見圖2-4).在(zai)加(jia)熱(re)(re)過(guo)程(cheng)中，起初(chu)隨溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)升高，塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)（ψ值）略有增加(jia)，在(zai)達到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)t3時塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開(kai)始(shi)降低。到(dao)達tnp時降至(zhi)零。在(zai)冷(leng)卻過(guo)程(cheng)中，塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開(kai)始(shi)恢復，當(dang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)降至(zhi)t3時已接近原來加(jia)熱(re)(re)時的(de)(de)水(shui)平。但(dan)在(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍出現塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)降低。此時如果存在(zai)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)收(shou)縮應(ying)變，就會(hui)引起裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)。表2-1中DTR是(shi)用可調拘束裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)試驗測出的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)產(chan)生(sheng)高溫(wen)(wen)(wen)低塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)。從表2-1的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)低塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)開(kai)始(shi)和(he)終了溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)及其(qi)范圍可知，310、316鋼(gang)(gang)分別在(zai)1200~840℃和(he)1180~1050℃產(chan)生(sheng)高溫(wen)(wen)(wen)低塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)，其(qi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍相(xiang)應(ying)為350℃和(he)130℃.而(er)347、321、304三種鋼(gang)(gang)，既(ji)未(wei)發現裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)也沒(mei)有測出產(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，表明穩(wen)定型奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)具有較(jiao)(jiao)大的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)低塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)傾向。而(er)亞穩(wen)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)敏感性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)小，一般焊(han)接過(guo)程(cheng)中不會(hui)產(chan)生(sheng)這(zhe)種裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)。

  奧氏體鋼及(ji)合金(jin)(jin)冷卻(que)過(guo)程中(zhong)出(chu)現塑性(xing)(xing)(xing)降低(di)和產生高(gao)溫低(di)塑性(xing)(xing)(xing)裂紋的(de)(de)(de)機(ji)制(zhi)相當(dang)復雜，簡單(dan)說(shuo)與(yu)熱影響區在(zai)“再(zai)結(jie)(jie)晶溫度”二(er)次晶界(jie)的(de)(de)(de)形成(cheng)有關(guan)。二(er)次晶界(jie)又與(yu)金(jin)(jin)屬在(zai)高(gao)溫下點陣缺(que)陷（空位、位錯）的(de)(de)(de)運動和晶界(jie)遷移等(deng)擴散行為有關(guan)。因此凡是能(neng)提高(gao)“再(zai)結(jie)(jie)晶溫度”和增加(jia)擴散激(ji)活能(neng)的(de)(de)(de)因素(su)都可(ke)以阻(zu)礙二(er)次晶界(jie)的(de)(de)(de)形成(cheng)，從而降低(di)高(gao)溫低(di)塑性(xing)(xing)(xing)裂紋的(de)(de)(de)敏感(gan)性(xing)(xing)(xing)。焊(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)的(de)(de)(de)鐵素(su)體可(ke)以有效(xiao)阻(zu)止(zhi)位錯運動，使(shi)多層焊(han)縫(feng)(feng)(feng)防止(zhi)高(gao)溫低(di)塑性(xing)(xing)(xing)裂紋。合金(jin)(jin)元素(su)Mo、W、Ta、Ti等(deng)可(ke)有效(xiao)地增加(jia)多邊化激(ji)活能(neng)，提高(gao)再(zai)結(jie)(jie)晶溫度，在(zai)鋼和焊(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)添(tian)加(jia)這(zhe)些(xie)元素(su)，都有利于防止(zhi)高(gao)溫低(di)塑性(xing)(xing)(xing)裂紋。

  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。