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(shi)焊接接頭熱裂紋和耐蝕性。

 奧氏體(ti)不銹鋼管焊接(jie)接(jie)頭的熱(re)裂(lie)紋中最常見的是結(jie)晶（凝固）裂(lie)紋、熱(re)影響區（液(ye)化(hua)）裂(lie)紋和高溫低(di)塑性裂(lie)紋。

1. 焊縫凝固裂紋

 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不銹鋼、321不銹鋼、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。

 由上述凝固裂(lie)紋(wen)產(chan)生(sheng)的(de)原因可知防止(zhi)凝固裂(lie)紋(wen)的(de)措施之一，即(ji)是要盡可能地減少母材、焊材中有害元素的(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。

 另一方面在(zai)(zai)某些腐蝕(shi)環境，即使輕微的(de)(de)鐵素(su)(su)體也可(ke)(ke)能引(yin)起嚴重(zhong)的(de)(de)問題，例如在(zai)(zai)尿素(su)(su)、醋酸(suan)等(deng)介質中(zhong)，焊(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)的(de)(de)鐵素(su)(su)體會(hui)發生(sheng)(sheng)選擇(ze)性腐蝕(shi)。純奧氏體的(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬，通過加入(ru)Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)(ke)以改善其(qi)凝(ning)固(gu)裂紋敏感(gan)性，如尿素(su)(su)級(ji)不銹鋼(gang)的(de)(de)焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼(gang)和耐(nai)硫酸(suan)、磷酸(suan)，有機酸(suan)抗孔蝕(shi)、應力腐蝕(shi)用(yong)的(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等(deng)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬雖然并(bing)不含有鐵素(su)(su)體相，但因Mn、Mo含量(liang)較(jiao)高(gao)(gao)，仍具(ju)有良(liang)好的(de)(de)抗熱裂性能，焊(han)接時不會(hui)產生(sheng)(sheng)凝(ning)固(gu)裂紋。Mn在(zai)(zai)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬中(zhong)可(ke)(ke)與S結(jie)合生(sheng)(sheng)成高(gao)(gao)熔點的(de)(de)MnS從(cong)而(er)防(fang)(fang)止(zhi)S的(de)(de)偏析(xi)和產生(sheng)(sheng)低熔點共(gong)晶，而(er)Mo、W可(ke)(ke)提(ti)高(gao)(gao)熔池的(de)(de)結(jie)晶溫(wen)度(du)(du)，縮小(xiao)(xiao)結(jie)晶溫(wen)度(du)(du)范圍，V、Ti可(ke)(ke)以縮小(xiao)(xiao)脆(cui)性溫(wen)度(du)(du)區間BTR(表2-1)。因此(ci)均對(dui)防(fang)(fang)止(zhi)凝(ning)固(gu)裂紋起良(liang)好作用(yong)。

2. 熱(re)影(ying)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紋(wen)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)原因相同(tong)，是(shi)由于(yu)母材(cai)中(zhong)奧氏體晶(jing)界殘存著比基體熔(rong)點(dian)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)熔(rong)點(dian)共(gong)(gong)晶(jing)薄膜(mo)，在(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)弧加(jia)熱(re)中(zhong)發生熔(rong)化(hua)，并在(zai)(zai)(zai)隨后冷卻中(zhong)受收縮拉應力的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)而發生開裂。圖2-3是(shi)含硼304鋼熱(re)影(ying)響(xiang)區的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)化(hua)裂紋(wen)。在(zai)(zai)(zai)多層(ceng)（多道）焊(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)也會(hui)遇到液(ye)(ye)化(hua)裂紋(wen)，這種情況往往是(shi)先(xian)焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)道中(zhong)鐵素(su)體含量少(shao)(shao)或(huo)無鐵素(su)體而存在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)熔(rong)點(dian)共(gong)(gong)晶(jing)薄膜(mo)，在(zai)(zai)(zai)隨后的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)道的(de)(de)(de)(de)熱(re)影(ying)響(xiang)下發生開裂。同(tong)樣防止(zhi)熱(re)影(ying)響(xiang)區液(ye)(ye)化(hua)裂紋(wen)的(de)(de)(de)(de)主要對策(ce)是(shi)盡(jin)可(ke)能減少(shao)(shao)可(ke)生成(cheng)低(di)(di)熔(rong)點(dian)共(gong)(gong)晶(jing)的(de)(de)(de)(de)有(you)害元(yuan)素(su)和(he)偏(pian)析(xi)程度(du)。因此在(zai)(zai)(zai)選用(yong)鋼材(cai)和(he)焊(han)(han)(han)(han)材(cai)時，特別要注意有(you)害元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)含，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時應采用(yong)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)線(xian)能量的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝和(he)規范(fan)，防止(zhi)熱(re)影(ying)響(xiang)區過熱(re)，以及注意接(jie)(jie)頭設計和(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)程序，盡(jin)可(ke)能減少(shao)(shao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應力。

3. 高溫(wen)低塑性裂紋

  這種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)多數發生(sheng)在(zai)(zai)單相奧氏體鋼(gang)及合金的(de)(de)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)區或多層焊縫中先一層（道）焊縫上，其(qi)(qi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍相當(dang)于再結晶溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，因此高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)產(chan)生(sheng)在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)比(bi)液(ye)化裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)更低(di)(di)的(de)(de)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)區。對于奧氏體鋼(gang)，在(zai)(zai)低(di)(di)于固相線(xian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)以下(xia)的(de)(de)加熱(re)過程和(he)冷卻過程，其(qi)(qi)塑(su)性(xing)變化是(shi)不(bu)同(tong)的(de)(de)（見圖2-4).在(zai)(zai)加熱(re)過程中，起初(chu)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升高(gao)，塑(su)性(xing)（ψ值）略有增加，在(zai)(zai)達到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)t3時塑(su)性(xing)開始(shi)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)(di)。到(dao)達tnp時降(jiang)(jiang)(jiang)至零。在(zai)(zai)冷卻過程中，塑(su)性(xing)開始(shi)恢(hui)復，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)(jiang)至t3時已接近(jin)原來加熱(re)時的(de)(de)水平。但在(zai)(zai)t2~t1溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍出(chu)(chu)現(xian)(xian)塑(su)性(xing)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)(di)。此時如果存在(zai)(zai)較(jiao)大的(de)(de)收縮應(ying)變，就會(hui)引起裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。表(biao)(biao)2-1中DTR是(shi)用可調(diao)拘束裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)試驗測(ce)出(chu)(chu)的(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。從表(biao)(biao)2-1的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)開始(shi)和(he)終了溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)及其(qi)(qi)范圍可知，310、316鋼(gang)分別(bie)在(zai)(zai)1200~840℃和(he)1180~1050℃產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)，其(qi)(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍相應(ying)為(wei)350℃和(he)130℃.而347、321、304三(san)種(zhong)鋼(gang)，既未發現(xian)(xian)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)也沒有測(ce)出(chu)(chu)產(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)DTR溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，表(biao)(biao)明穩(wen)(wen)定型奧氏體鋼(gang)具有較(jiao)大的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)傾(qing)向。而亞穩(wen)(wen)奧氏體鋼(gang)的(de)(de)敏感性(xing)較(jiao)小，一般焊接過程中不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)這種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。

  奧氏體鋼及(ji)合金(jin)(jin)冷卻過程(cheng)中出現塑(su)(su)性降低(di)和產生高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)(wen)(wen)的(de)機制(zhi)相當(dang)復雜，簡單說與熱影響區在“再結(jie)(jie)晶(jing)(jing)溫度”二次晶(jing)(jing)界(jie)的(de)形成(cheng)有關(guan)。二次晶(jing)(jing)界(jie)又(you)與金(jin)(jin)屬在高(gao)(gao)溫下點陣缺陷（空(kong)位、位錯(cuo)）的(de)運(yun)動和晶(jing)(jing)界(jie)遷移(yi)等(deng)擴(kuo)散行為(wei)有關(guan)。因(yin)(yin)此凡是能(neng)提(ti)高(gao)(gao)“再結(jie)(jie)晶(jing)(jing)溫度”和增加(jia)(jia)擴(kuo)散激(ji)活能(neng)的(de)因(yin)(yin)素(su)都可以(yi)阻(zu)礙二次晶(jing)(jing)界(jie)的(de)形成(cheng)，從而降低(di)高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)(wen)(wen)的(de)敏感性。焊(han)縫中的(de)鐵素(su)體可以(yi)有效阻(zu)止(zhi)(zhi)(zhi)位錯(cuo)運(yun)動，使多層焊(han)縫防止(zhi)(zhi)(zhi)高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)(wen)(wen)。合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)Mo、W、Ta、Ti等(deng)可有效地(di)增加(jia)(jia)多邊(bian)化激(ji)活能(neng)，提(ti)高(gao)(gao)再結(jie)(jie)晶(jing)(jing)溫度，在鋼和焊(han)縫中添加(jia)(jia)這些(xie)元(yuan)素(su)，都有利于防止(zhi)(zhi)(zhi)高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)(su)性裂紋(wen)(wen)(wen)。

  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。隨著對奧氏體鋼管焊接裂紋的成因、不銹鋼管(guan)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(guan)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。