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(zhu)要(yao)問題是(shi)焊接(jie)接(jie)頭熱裂紋(wen)和耐蝕性。

 奧氏體(ti)不(bu)銹鋼管焊接(jie)接(jie)頭的(de)熱裂(lie)紋(wen)中最常見的(de)是結晶（凝固(gu)）裂(lie)紋(wen)、熱影響區（液化）裂(lie)紋(wen)和高溫低塑性裂(lie)紋(wen)。

1. 焊縫凝固裂(lie)紋(wen)

 在奧氏體不銹鋼管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(xiu)鋼、321不銹(xiu)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。

 由上述凝固(gu)裂(lie)紋(wen)產生的(de)原因可知防止凝固(gu)裂(lie)紋(wen)的(de)措(cuo)施之一，即(ji)是要盡可能(neng)地(di)減(jian)少(shao)母材(cai)、焊材(cai)中有害元素的(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。

 另一方面在某些腐蝕環境(jing)，即使輕微的(de)鐵素體也可(ke)(ke)能引(yin)起嚴(yan)重的(de)問題，例如在尿素、醋酸等(deng)介(jie)質中(zhong)，焊(han)縫(feng)中(zhong)的(de)鐵素體會發生選(xuan)擇(ze)性(xing)腐蝕。純奧氏體的(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬，通過加入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)(ke)以(yi)改善其凝(ning)固裂紋敏感性(xing)，如尿素級不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼(gang)和耐硫酸、磷酸，有(you)機酸抗孔(kong)蝕、應力(li)腐蝕用的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等(deng)焊(han)縫(feng)金(jin)屬雖然并不(bu)(bu)含有(you)鐵素體相，但因Mn、Mo含量較高(gao)(gao)(gao)，仍(reng)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)抗熱(re)裂性(xing)能，焊(han)接(jie)時(shi)不(bu)(bu)會產(chan)生凝(ning)固裂紋。Mn在焊(han)縫(feng)金(jin)屬中(zhong)可(ke)(ke)與S結合(he)生成高(gao)(gao)(gao)熔點的(de)MnS從而防(fang)止S的(de)偏析和產(chan)生低熔點共晶(jing)，而Mo、W可(ke)(ke)提高(gao)(gao)(gao)熔池(chi)的(de)結晶(jing)溫(wen)度，縮(suo)小(xiao)結晶(jing)溫(wen)度范圍，V、Ti可(ke)(ke)以(yi)縮(suo)小(xiao)脆性(xing)溫(wen)度區(qu)間(jian)BTR(表2-1)。因此均對防(fang)止凝(ning)固裂紋起良(liang)好(hao)作(zuo)用。

2. 熱影響區(qu)（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)紋形成的(de)原因(yin)相同，是(shi)由于母材(cai)中(zhong)奧氏體晶界殘存著比基體熔(rong)點低(di)的(de)低(di)熔(rong)點共晶薄膜，在焊(han)接(jie)電弧(hu)加熱(re)中(zhong)發(fa)生(sheng)熔(rong)化(hua)，并在隨(sui)后冷卻中(zhong)受收縮拉應力的(de)作用(yong)而(er)發(fa)生(sheng)開裂(lie)。圖2-3是(shi)含硼304鋼(gang)熱(re)影(ying)(ying)響區(qu)(qu)的(de)液(ye)(ye)化(hua)裂(lie)紋。在多層（多道）焊(han)縫中(zhong)也會(hui)遇(yu)到液(ye)(ye)化(hua)裂(lie)紋，這種(zhong)情況(kuang)往往是(shi)先焊(han)的(de)焊(han)道中(zhong)鐵(tie)素(su)體含量少(shao)(shao)或無鐵(tie)素(su)體而(er)存在低(di)熔(rong)點共晶薄膜，在隨(sui)后的(de)焊(han)道的(de)熱(re)影(ying)(ying)響下發(fa)生(sheng)開裂(lie)。同樣防止(zhi)熱(re)影(ying)(ying)響區(qu)(qu)液(ye)(ye)化(hua)裂(lie)紋的(de)主要對策(ce)是(shi)盡可(ke)(ke)能(neng)減少(shao)(shao)可(ke)(ke)生(sheng)成低(di)熔(rong)點共晶的(de)有害(hai)元(yuan)素(su)和(he)(he)偏析程度。因(yin)此在選用(yong)鋼(gang)材(cai)和(he)(he)焊(han)材(cai)時，特(te)別(bie)要注(zhu)意有害(hai)元(yuan)素(su)的(de)含，焊(han)接(jie)時應采用(yong)小的(de)線能(neng)量的(de)焊(han)接(jie)工(gong)藝和(he)(he)規范，防止(zhi)熱(re)影(ying)(ying)響區(qu)(qu)過熱(re)，以及注(zhu)意接(jie)頭設計(ji)和(he)(he)焊(han)接(jie)程序(xu)，盡可(ke)(ke)能(neng)減少(shao)(shao)焊(han)接(jie)殘余(yu)應力。

3. 高溫(wen)低塑性裂紋

  這(zhe)種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)多(duo)數(shu)發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)單相(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)及合金的(de)熱(re)影(ying)響區或(huo)多(duo)層焊縫中(zhong)先(xian)一(yi)層（道(dao)）焊縫上(shang)，其(qi)(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)范圍相(xiang)當于(yu)再(zai)結晶溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)，因(yin)此高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)產(chan)生(sheng)(sheng)在(zai)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)比液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)更低(di)(di)(di)的(de)熱(re)影(ying)響區。對于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)，在(zai)低(di)(di)(di)于(yu)固相(xiang)線溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)以下的(de)加(jia)熱(re)過(guo)程和冷卻(que)過(guo)程，其(qi)(qi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)變(bian)化(hua)是(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de)（見圖2-4).在(zai)加(jia)熱(re)過(guo)程中(zhong)，起(qi)初(chu)隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)升高(gao)(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)（ψ值）略有(you)增加(jia)，在(zai)達到溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)t3時(shi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)開(kai)(kai)始(shi)降低(di)(di)(di)。到達tnp時(shi)降至零。在(zai)冷卻(que)過(guo)程中(zhong)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)開(kai)(kai)始(shi)恢(hui)復(fu)，當溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)降至t3時(shi)已(yi)接近原來(lai)加(jia)熱(re)時(shi)的(de)水平。但在(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)范圍出(chu)現塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)降低(di)(di)(di)。此時(shi)如果存(cun)在(zai)較大的(de)收(shou)縮應變(bian)，就(jiu)會引起(qi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)。表(biao)2-1中(zhong)DTR是(shi)用可調拘束裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)試驗測出(chu)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)產(chan)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)。從表(biao)2-1的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)開(kai)(kai)始(shi)和終(zhong)了溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)及其(qi)(qi)范圍可知，310、316鋼(gang)(gang)分別(bie)在(zai)1200~840℃和1180~1050℃產(chan)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)，其(qi)(qi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)范圍相(xiang)應為350℃和130℃.而347、321、304三種(zhong)鋼(gang)(gang)，既未發(fa)現裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)也沒有(you)測出(chu)產(chan)生(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)，表(biao)明穩(wen)定型奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)具有(you)較大的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)傾向。而亞穩(wen)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)敏感性(xing)(xing)(xing)(xing)較小，一(yi)般焊接過(guo)程中(zhong)不(bu)(bu)會產(chan)生(sheng)(sheng)這(zhe)種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)。

  奧氏體鋼及合金(jin)冷(leng)卻過程(cheng)中(zhong)出現塑(su)性(xing)(xing)降低(di)(di)(di)和(he)(he)產生高(gao)溫低(di)(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋的(de)機(ji)制相當復雜，簡(jian)單說(shuo)與熱影響區在“再結(jie)晶溫度(du)”二(er)次晶界的(de)形(xing)成有(you)(you)關。二(er)次晶界又與金(jin)屬在高(gao)溫下點陣缺陷（空(kong)位(wei)、位(wei)錯）的(de)運動(dong)和(he)(he)晶界遷(qian)移(yi)等(deng)擴散(san)行為有(you)(you)關。因此凡(fan)是能提高(gao)“再結(jie)晶溫度(du)”和(he)(he)增(zeng)加擴散(san)激(ji)活(huo)能的(de)因素都(dou)可(ke)以阻礙二(er)次晶界的(de)形(xing)成，從而(er)降低(di)(di)(di)高(gao)溫低(di)(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋的(de)敏(min)感性(xing)(xing)。焊縫中(zhong)的(de)鐵素體可(ke)以有(you)(you)效(xiao)阻止(zhi)位(wei)錯運動(dong)，使多層焊縫防(fang)(fang)止(zhi)高(gao)溫低(di)(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋。合金(jin)元素Mo、W、Ta、Ti等(deng)可(ke)有(you)(you)效(xiao)地增(zeng)加多邊化激(ji)活(huo)能，提高(gao)再結(jie)晶溫度(du)，在鋼和(he)(he)焊縫中(zhong)添加這些(xie)元素，都(dou)有(you)(you)利于(yu)防(fang)(fang)止(zhi)高(gao)溫低(di)(di)(di)塑(su)性(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(guan)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(guan)熱裂紋已經有辦法避免和清除。