9%Ni鋼(gang)以其(qi)優(you)異(yi)的(de)(de)低(di)溫(wen)韌(ren)性被認為是(shi)制(zhi)造低(di)溫(wen)壓力容器(qi)的(de)(de)優(you)良材料。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)9%Ni鋼(gang)時可(ke)能遇到的(de)(de)問(wen)題主要是(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)低(di)溫(wen)韌(ren)性、熱裂紋、冷裂紋、電弧磁偏吹和(he)熔(rong)合不良等。這些問(wen)題與(yu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝有很大(da)關系。
1. 焊接接頭的低(di)溫韌性問題
焊接接頭的低溫韌性對9%Ni鋼(gang)來說是個非常重要的問題(ti)，
包(bao)括焊縫金屬、熔合區和熱影響區三(san)個(ge)區域，都(dou)可能發生韌性惡化(hua)。
①. 焊縫金屬
焊(han)縫金屬的(de)低溫韌性(xing)(xing)與(yu)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)有關。用(yong)(yong)與(yu)母材(cai)成分相(xiang)同(tong)的(de)材(cai)料(liao)(liao)時(shi)，焊(han)縫金屬的(de)韌性(xing)(xing)很差，主要是因為焊(han)縫金屬的(de)含(han)氧量太高。如果硅(gui)含(han)量也較高，其(qi)韌性(xing)(xing)降(jiang)低更大(da)(da)。所以(yi)，只有在(zai)TIG焊(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)才采用(yong)(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)。9%Ni鋼的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)主要采用(yong)(yong)Ni基(ji)、Fe-Ni基(ji)和(he)Ni-Cr奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼等(deng)三種類(lei)型(xing)。Ni基(ji)和(he)Fe-Ni基(ji)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)低溫性(xing)(xing)能良好，線脹系數與(yu)母材(cai)相(xiang)近，但(dan)成本高，強度偏低。Ni13-Cr16奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼型(xing)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)強度稍高，但(dan)低溫韌性(xing)(xing)較差，線脹系數與(yu)母材(cai)相(xiang)差較大(da)(da)，而且易在(zai)熔合(he)區出現脆硬(ying)組織。用(yong)(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)焊(han)9%Ni鋼時(shi)，其(qi)韌性(xing)(xing)與(yu)母材(cai)相(xiang)近。
②. 熔(rong)合區(qu)
熔(rong)(rong)合區(qu)(qu)(qu)的(de)低溫韌性主(zhu)要與出現脆性組(zu)織有(you)關。當采用Ni13-Cr16型奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊接9%Ni鋼(gang)(gang)時熔(rong)(rong)合區(qu)(qu)(qu)既非(fei)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，也非(fei)9%Ni鋼(gang)(gang)化學成分。9%Ni鋼(gang)(gang)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)都(dou)具(ju)有(you)良好的(de)韌性，但這時熔(rong)(rong)合區(qu)(qu)(qu)中的(de)Cr、Mn等元素的(de)含量都(dou)比9%Ni鋼(gang)(gang)高(gao)，碳也在(zai)熔(rong)(rong)合區(qu)(qu)(qu)偏聚(ju)，其(qi)硬度為363~380HV,明顯高(gao)于(yu)焊縫(feng)金屬（207HV)和(he)熱影響區(qu)(qu)(qu)（308~332HV).熔(rong)(rong)合區(qu)(qu)(qu)的(de)硬度偏高(gao)的(de)位置(zhi)是在(zai)焊縫(feng)邊界上的(de)不(bu)完全混合區(qu)(qu)(qu)。該區(qu)(qu)(qu)的(de)硬脆性主(zhu)要是因為形(xing)成了有(you)板條馬氏(shi)體(ti)和(he)孿晶馬氏(shi)體(ti)組(zu)成的(de)混合馬氏(shi)體(ti)所致。
③. 熱影響區
9%Ni鋼(gang)焊(han)接時(shi)(shi)在加(jia)(jia)熱(re)到700~900℃以及1250℃以上的(de)區(qu)(qu)域，其韌性(xing)(xing)明顯惡化(hua)。而(er)加(jia)(jia)熱(re)到1050~1250℃時(shi)(shi)韌性(xing)(xing)有(you)所回升(sheng)。在700~900℃區(qu)(qu)間加(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)，由(you)于它是處于鐵(tie)素(su)體(ti)－奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)兩(liang)相區(qu)(qu)，加(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)生成部分高(gao)碳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)(hou)轉變(bian)為(wei)島狀馬氏(shi)(shi)體(ti)，因此(ci)很脆。在1050~1250℃區(qu)(qu)間加(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)，由(you)于奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)轉變(bian)已完成，得到均勻的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)(hou)轉變(bian)為(wei)低碳馬氏(shi)(shi)體(ti)，因此(ci)韌性(xing)(xing)較(jiao)高(gao)。而(er)加(jia)(jia)熱(re)達1350℃時(shi)(shi)，晶粒(li)粗大，又可能(neng)出現上貝氏(shi)(shi)體(ti)，因而(er)韌性(xing)(xing)較(jiao)差。而(er)在550~600℃溫(wen)度(du)加(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)，能(neng)得到較(jiao)多的(de)逆(ni)轉奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，因而(er)韌性(xing)(xing)較(jiao)高(gao)。此(ci)外，冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)對(dui)(dui)低溫(wen)韌性(xing)(xing)也(ye)有(you)影(ying)(ying)響。冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)越快，韌性(xing)(xing)越好。鋼(gang)中磷(lin)(lin)含量對(dui)(dui)韌性(xing)(xing)也(ye)有(you)影(ying)(ying)響，當(dang)硫為(wei)0.005%時(shi)(shi)，；磷(lin)(lin)應在0.009%以下為(wei)好。
2. 焊接熱(re)裂紋
①. 弧坑裂紋
用奧(ao)氏體型焊(han)條焊(han)接9%Ni鋼(gang)時(shi)，大(da)多有(you)熱(re)裂(lie)紋(wen)傾(qing)向，特別是打底焊(han)和定位焊(han)中(zhong)。若有(you)夾(jia)渣(zha)，夾(jia)渣(zha)處也能產(chan)生熱(re)裂(lie)紋(wen)。
裂(lie)紋傾(qing)(qing)向還與焊(han)接位置有(you)關，橫焊(han)和平焊(han)裂(lie)紋傾(qing)(qing)向小(xiao)，而立(li)焊(han)和仰焊(han)裂(lie)紋傾(qing)(qing)向大。
用TH17/15TTW焊(han)接(jie)時，由于(yu)(yu)焊(han)縫中Cr/Ni之比值小于(yu)(yu)1.48,初生相(xiang)為γ相(xiang)，造(zao)成硫、磷的(de)(de)偏析，形(xing)成較大的(de)(de)脆性溫度區間而易于(yu)(yu)開裂。當(dang)采用25-20奧氏體不(bu)銹鋼焊(han)條焊(han)接(jie)時，就不(bu)容易產(chan)生熱(re)(re)裂紋。這主要是焊(han)縫中有(you)害元素硫、硅含(han)量低，有(you)益元素錳(meng)含(han)量高，故熱(re)(re)裂紋傾(qing)向(xiang)小。鎢的(de)(de)加入(ru)，一般也認為有(you)利于(yu)(yu)減小熱(re)(re)裂紋傾(qing)向(xiang)。
②. 液化裂紋
液(ye)化裂(lie)紋的(de)產生是(shi)由于在(zai)9%Ni鋼焊縫(feng)的(de)晶界上有硫、磷等雜質元素(su)的(de)偏析，在(zai)后續焊道的(de)作用下，晶界上的(de)低熔點物(wu)質液(ye)化而(er)形成的(de)。
③. 顯微疏松(song)
這種(zhong)缺陷(xian)產生(sheng)主要在(zai)熔(rong)合區，一(yi)般尺寸(cun)很(hen)小，要放大100倍以上才能(neng)看清(qing)楚。也(ye)有把這種(zhong)顯微疏松(song)叫(jiao)做折(zhe)疊(die)中(zhong)顯微裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)。所(suo)謂折(zhe)疊(die)，是焊接中(zhong)由于電弧(hu)的(de)(de)(de)(de)攪動(dong)，把熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)母材帶(dai)入熔(rong)池中(zhong)，但未(wei)能(neng)與(yu)熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)焊條金屬(shu)(shu)混(hun)合，使(shi)兩種(zhong)金屬(shu)(shu)相間存在(zai)于熔(rong)池邊緣的(de)(de)(de)(de)未(wei)完(wan)(wan)全(quan)混(hun)合區。卷入的(de)(de)(de)(de)母材其(qi)成(cheng)分基本(ben)上還是9%Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分。因為(wei)焊縫金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)合金元(yuan)素比(bi)9%Ni鋼(gang)高得多，所(suo)以其(qi)熔(rong)點也(ye)低于9%Ni鋼(gang)。因此陷(xian)入不完(wan)(wan)全(quan)熔(rong)合區的(de)(de)(de)(de)焊縫金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)結晶(jing)晚(wan)于熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)母材金屬(shu)(shu)，被母材金屬(shu)(shu)所(suo)包(bao)圍，似(si)乎形成(cheng)了折(zhe)疊(die)。當陷(xian)入母材金屬(shu)(shu)所(suo)包(bao)圍的(de)(de)(de)(de)焊縫金屬(shu)(shu)尚(shang)未(wei)完(wan)(wan)全(quan)結晶(jing)，而且受到焊接接頭拘束(shu)應(ying)力的(de)(de)(de)(de)作用，又(you)沒(mei)有液態金屬(shu)(shu)補(bu)充時，就形成(cheng)了裂(lie)紋。要消除(chu)這種(zhong)裂(lie)紋，根(gen)本(ben)的(de)(de)(de)(de)辦法是減少金屬(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)有害雜質硫、磷等。采用正確的(de)(de)(de)(de)收弧(hu)技術及運條方(fang)式(shi)，也(ye)是可以避免弧(hu)坑產生(sheng)熱裂(lie)紋的(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. 電弧的磁(ci)偏(pian)吹(chui)
9%Ni鋼易帶磁(ci)，因此焊接9%Ni鋼時易發生(sheng)磁(ci)偏吹。解決方法：嚴禁用(yong)磁(ci)鐵；焊件(jian)長度方向不要(yao)南北放，以免與地磁(ci)同向；要(yao)盡量用(yong)交流電源焊接，避免用(yong)大(da)電流的碳弧氣刨清(qing)根。
5. 熔合不良
用高Ni焊(han)條（如Ni70)進行焊(han)接時，由于(yu)其與母材(cai)熔點相(xiang)差太大，易造成熔合不(bu)良。這(zhe)要在操作上改善運條方(fang)式加以克服。
