奧氏體不銹鋼是久久99國產精品久久99果凍傳媒: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。久久99國產精品久久99果凍傳媒:奧氏體不銹鋼管焊接中的(de)主(zhu)要(yao)問題是焊(han)接接頭熱裂紋和耐蝕性(xing)。
奧氏體不銹(xiu)鋼管焊接接頭的熱裂(lie)紋(wen)(wen)中最常見的是結(jie)晶（凝固(gu)）裂(lie)紋(wen)(wen)、熱影響區（液化）裂(lie)紋(wen)(wen)和高溫(wen)低(di)塑性(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)。
1. 焊縫凝固裂紋(wen)
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不銹鋼、321不銹鋼、347不(bu)銹鋼、316不銹鋼、310S不銹鋼(gang)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(ning)(ning)固裂紋(wen)產生(sheng)的(de)(de)原因可知防止凝(ning)(ning)固裂紋(wen)的(de)(de)措施之一(yi)，即是(shi)要盡可能地減少母材、焊材中有害元素的(de)(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(yi)方(fang)面在(zai)某(mou)些腐(fu)蝕(shi)(shi)環(huan)境，即使輕微的(de)鐵素體(ti)(ti)也可(ke)(ke)(ke)能引起嚴重的(de)問題，例如(ru)在(zai)尿素、醋酸等介質中，焊縫(feng)中的(de)鐵素體(ti)(ti)會發生選擇性(xing)腐(fu)蝕(shi)(shi)。純奧氏體(ti)(ti)的(de)焊縫(feng)金屬(shu)，通過(guo)加入(ru)Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)(ke)(ke)以(yi)改善(shan)其凝固裂(lie)(lie)紋(wen)敏感(gan)性(xing)，如(ru)尿素級(ji)不銹鋼的(de)焊材(cai)00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和耐(nai)硫酸、磷酸，有(you)機酸抗孔(kong)蝕(shi)(shi)、應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)用的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊縫(feng)金屬(shu)雖(sui)然并不含有(you)鐵素體(ti)(ti)相，但(dan)因Mn、Mo含量較高，仍具有(you)良(liang)好的(de)抗熱裂(lie)(lie)性(xing)能，焊接(jie)時不會產生凝固裂(lie)(lie)紋(wen)。Mn在(zai)焊縫(feng)金屬(shu)中可(ke)(ke)(ke)與S結(jie)合生成高熔點(dian)的(de)MnS從而防止S的(de)偏析和產生低熔點(dian)共晶，而Mo、W可(ke)(ke)(ke)提高熔池(chi)的(de)結(jie)晶溫度(du)(du)，縮小結(jie)晶溫度(du)(du)范圍，V、Ti可(ke)(ke)(ke)以(yi)縮小脆性(xing)溫度(du)(du)區間(jian)BTR(表2-1)。因此均(jun)對防止凝固裂(lie)(lie)紋(wen)起良(liang)好作用。
2. 熱影響區（液化）裂(lie)紋(wen)
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)(wen)形成(cheng)的(de)(de)原因(yin)(yin)相同，是由于(yu)母(mu)材中(zhong)奧(ao)氏體(ti)晶(jing)界殘存(cun)著比(bi)基體(ti)熔(rong)(rong)點(dian)低(di)的(de)(de)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)共晶(jing)薄膜，在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電弧加熱中(zhong)發(fa)生熔(rong)(rong)化(hua)，并(bing)在(zai)隨(sui)后(hou)冷卻中(zhong)受收縮(suo)拉應(ying)力(li)的(de)(de)作用而發(fa)生開裂。圖(tu)2-3是含硼304鋼熱影(ying)響區(qu)的(de)(de)液化(hua)裂紋(wen)(wen)。在(zai)多層（多道）焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)也(ye)會遇到液化(hua)裂紋(wen)(wen)，這種情況往(wang)往(wang)是先(xian)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)道中(zhong)鐵素體(ti)含量少(shao)或無鐵素體(ti)而存(cun)在(zai)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)共晶(jing)薄膜，在(zai)隨(sui)后(hou)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)道的(de)(de)熱影(ying)響下發(fa)生開裂。同樣防(fang)止(zhi)熱影(ying)響區(qu)液化(hua)裂紋(wen)(wen)的(de)(de)主要對策是盡可能減少(shao)可生成(cheng)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)共晶(jing)的(de)(de)有害元素和(he)偏析程度。因(yin)(yin)此在(zai)選用鋼材和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)材時，特(te)別要注意(yi)有害元素的(de)(de)含，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時應(ying)采用小的(de)(de)線能量的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝和(he)規(gui)范，防(fang)止(zhi)熱影(ying)響區(qu)過(guo)熱，以及注意(yi)接(jie)(jie)頭設計和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)程序，盡可能減少(shao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應(ying)力(li)。
3. 高溫低(di)塑性裂紋
這種裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)多(duo)數(shu)發(fa)生在(zai)(zai)單(dan)相(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)及(ji)合金(jin)的(de)(de)熱影(ying)響區(qu)(qu)或(huo)多(duo)層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)先(xian)一(yi)層(ceng)（道）焊(han)(han)縫(feng)上，其產生的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍(wei)相(xiang)當于再結晶溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，因此(ci)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)產生在(zai)(zai)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)比(bi)液化裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)更低(di)的(de)(de)熱影(ying)響區(qu)(qu)。對于奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)，在(zai)(zai)低(di)于固相(xiang)線(xian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)以下的(de)(de)加熱過(guo)(guo)程(cheng)和冷(leng)卻過(guo)(guo)程(cheng)，其塑(su)性(xing)(xing)(xing)變(bian)化是不(bu)同的(de)(de)（見(jian)圖2-4).在(zai)(zai)加熱過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，起初隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)，塑(su)性(xing)(xing)(xing)（ψ值）略有增加，在(zai)(zai)達到溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)t3時(shi)(shi)塑(su)性(xing)(xing)(xing)開(kai)始降(jiang)低(di)。到達tnp時(shi)(shi)降(jiang)至零。在(zai)(zai)冷(leng)卻過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，塑(su)性(xing)(xing)(xing)開(kai)始恢(hui)復，當溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降(jiang)至t3時(shi)(shi)已接近原來加熱時(shi)(shi)的(de)(de)水平。但在(zai)(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍(wei)出現塑(su)性(xing)(xing)(xing)降(jiang)低(di)。此(ci)時(shi)(shi)如果(guo)存在(zai)(zai)較(jiao)大的(de)(de)收縮應(ying)變(bian)，就會引起裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)。表2-1中(zhong)(zhong)DTR是用可調拘束裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)試驗測出的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)產生高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。從表2-1的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)開(kai)始和終了(le)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)及(ji)其范圍(wei)可知(zhi)，310、316鋼(gang)(gang)分(fen)別在(zai)(zai)1200~840℃和1180~1050℃產生高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)，其溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍(wei)相(xiang)應(ying)為350℃和130℃.而(er)347、321、304三種鋼(gang)(gang)，既未發(fa)現裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)也沒有測出產生裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，表明(ming)穩(wen)定型奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)具(ju)有較(jiao)大的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)性(xing)(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)傾向。而(er)亞(ya)穩(wen)奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)敏感性(xing)(xing)(xing)較(jiao)小，一(yi)般(ban)焊(han)(han)接過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)不(bu)會產生這種裂紋(wen)(wen)(wen)(wen)。
奧氏體鋼及(ji)合金冷(leng)卻過程中出現塑性降低(di)和(he)產生高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋的(de)(de)機制相當復雜，簡單說與熱影響區在(zai)“再(zai)結(jie)(jie)晶溫(wen)度”二(er)(er)次(ci)晶界(jie)的(de)(de)形(xing)成有(you)關(guan)。二(er)(er)次(ci)晶界(jie)又與金屬(shu)在(zai)高溫(wen)下點(dian)陣缺陷（空位、位錯(cuo)）的(de)(de)運(yun)動(dong)和(he)晶界(jie)遷移(yi)等擴(kuo)散行為有(you)關(guan)。因(yin)此凡是能(neng)提高“再(zai)結(jie)(jie)晶溫(wen)度”和(he)增加(jia)擴(kuo)散激(ji)活能(neng)的(de)(de)因(yin)素(su)都(dou)可以阻礙二(er)(er)次(ci)晶界(jie)的(de)(de)形(xing)成，從而降低(di)高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋的(de)(de)敏(min)感性。焊(han)(han)縫中的(de)(de)鐵素(su)體可以有(you)效阻止(zhi)位錯(cuo)運(yun)動(dong)，使多層焊(han)(han)縫防(fang)(fang)止(zhi)高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋。合金元素(su)Mo、W、Ta、Ti等可有(you)效地增加(jia)多邊化激(ji)活能(neng)，提高再(zai)結(jie)(jie)晶溫(wen)度，在(zai)鋼和(he)焊(han)(han)縫中添加(jia)這些元素(su)，都(dou)有(you)利(li)于防(fang)(fang)止(zhi)高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋。
奧氏體不銹鋼管(guan)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(guan)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熱裂紋已經有辦法避免和清除。
