9%Ni鋼以其優(you)異(yi)的低(di)溫韌性(xing)被認為是制造低(di)溫壓(ya)力(li)容器(qi)的優(you)良(liang)材料(liao)。焊(han)(han)接(jie)(jie)9%Ni鋼時可能(neng)遇到的問題主要是焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的低(di)溫韌性(xing)、熱(re)裂紋、冷裂紋、電弧磁偏吹和熔(rong)合不良(liang)等。這些問題與(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)方法、焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)和焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝有很大關(guan)系(xi)。
1. 焊接接頭的低溫韌性問(wen)題
焊接接頭的低(di)溫韌性(xing)對9%Ni鋼來(lai)說是個非常重要(yao)的問題，
包括焊(han)縫金屬、熔合(he)區(qu)和熱影響區(qu)三個(ge)區(qu)域(yu)，都可能發生韌性惡化(hua)。
①. 焊(han)縫金(jin)屬
焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)低(di)溫韌性(xing)(xing)與(yu)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料有關。用(yong)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)成分(fen)相同(tong)(tong)的(de)材(cai)(cai)料時(shi)，焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)韌性(xing)(xing)很差，主(zhu)要是因為焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)含(han)(han)氧量太高(gao)。如果硅含(han)(han)量也(ye)較高(gao)，其韌性(xing)(xing)降低(di)更大(da)。所以，只有在TIG焊(han)(han)接(jie)時(shi)才采用(yong)同(tong)(tong)質焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料。9%Ni鋼(gang)的(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料主(zhu)要采用(yong)Ni基(ji)、Fe-Ni基(ji)和(he)(he)Ni-Cr奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)等三種(zhong)類(lei)型(xing)。Ni基(ji)和(he)(he)Fe-Ni基(ji)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料的(de)低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)良好，線脹(zhang)系(xi)數(shu)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)相近，但(dan)成本高(gao)，強度偏低(di)。Ni13-Cr16奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)型(xing)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料的(de)強度稍高(gao)，但(dan)低(di)溫韌性(xing)(xing)較差，線脹(zhang)系(xi)數(shu)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)相差較大(da)，而(er)且(qie)易(yi)在熔(rong)合區出現脆硬組織。用(yong)同(tong)(tong)質焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料焊(han)(han)9%Ni鋼(gang)時(shi)，其韌性(xing)(xing)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)相近。
②. 熔合區
熔合(he)(he)區(qu)的(de)(de)(de)低溫韌(ren)性(xing)主(zhu)要(yao)與出現(xian)脆性(xing)組織有關。當采用Ni13-Cr16型(xing)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)焊接9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)時熔合(he)(he)區(qu)既(ji)非奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，也(ye)非9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)化學成(cheng)分。9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)都具(ju)有良好的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)，但這時熔合(he)(he)區(qu)中(zhong)的(de)(de)(de)Cr、Mn等(deng)元素的(de)(de)(de)含量都比(bi)9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)高(gao)，碳也(ye)在(zai)熔合(he)(he)區(qu)偏聚，其硬度為363~380HV,明顯高(gao)于焊縫金屬（207HV)和熱影響區(qu)（308~332HV).熔合(he)(he)區(qu)的(de)(de)(de)硬度偏高(gao)的(de)(de)(de)位置是在(zai)焊縫邊界上的(de)(de)(de)不完全(quan)混(hun)合(he)(he)區(qu)。該區(qu)的(de)(de)(de)硬脆性(xing)主(zhu)要(yao)是因為形成(cheng)了(le)有板(ban)條(tiao)馬(ma)氏(shi)體和孿晶馬(ma)氏(shi)體組成(cheng)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)馬(ma)氏(shi)體所(suo)致。
③. 熱影(ying)響區
9%Ni鋼(gang)焊接時(shi)(shi)在加熱(re)到(dao)700~900℃以及1250℃以上的(de)(de)區(qu)域，其韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)明顯惡化。而(er)加熱(re)到(dao)1050~1250℃時(shi)(shi)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)有所(suo)回升。在700~900℃區(qu)間加熱(re)時(shi)(shi)，由(you)于(yu)它是處于(yu)鐵素體(ti)(ti)－奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)兩相區(qu)，加熱(re)時(shi)(shi)生成(cheng)部分(fen)高碳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，冷(leng)(leng)(leng)卻后轉(zhuan)(zhuan)變為(wei)(wei)島狀馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)此(ci)很脆。在1050~1250℃區(qu)間加熱(re)時(shi)(shi)，由(you)于(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)變已(yi)完成(cheng)，得到(dao)均勻的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，冷(leng)(leng)(leng)卻后轉(zhuan)(zhuan)變為(wei)(wei)低碳馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)此(ci)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高。而(er)加熱(re)達1350℃時(shi)(shi)，晶粒粗(cu)大，又(you)可能出現(xian)上貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差(cha)。而(er)在550~600℃溫度加熱(re)時(shi)(shi)，能得到(dao)較(jiao)(jiao)多的(de)(de)逆(ni)轉(zhuan)(zhuan)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，因(yin)而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高。此(ci)外，冷(leng)(leng)(leng)卻速(su)(su)度對低溫韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)也有影響。冷(leng)(leng)(leng)卻速(su)(su)度越快，韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)越好。鋼(gang)中磷含量對韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)也有影響，當硫為(wei)(wei)0.005%時(shi)(shi)，；磷應在0.009%以下為(wei)(wei)好。
2. 焊接熱裂(lie)紋
①. 弧坑裂紋
用奧氏體(ti)型焊條焊接9%Ni鋼時，大多有熱(re)裂紋(wen)傾(qing)向，特別(bie)是打底(di)焊和(he)定位焊中。若有夾渣(zha)(zha)，夾渣(zha)(zha)處也能產生熱(re)裂紋(wen)。
裂(lie)紋傾(qing)(qing)向(xiang)還與焊接位(wei)置有關，橫焊和(he)平焊裂(lie)紋傾(qing)(qing)向(xiang)小，而立焊和(he)仰焊裂(lie)紋傾(qing)(qing)向(xiang)大。
用(yong)(yong)TH17/15TTW焊(han)(han)接時(shi)，由于焊(han)(han)縫(feng)中Cr/Ni之比值小(xiao)于1.48,初生(sheng)相為(wei)γ相，造(zao)成(cheng)(cheng)硫(liu)、磷的(de)偏析，形成(cheng)(cheng)較大的(de)脆性溫度區(qu)間而易于開裂(lie)。當采用(yong)(yong)25-20奧(ao)氏體(ti)不銹鋼焊(han)(han)條焊(han)(han)接時(shi)，就不容易產生(sheng)熱裂(lie)紋。這主要(yao)是焊(han)(han)縫(feng)中有(you)害元(yuan)素(su)硫(liu)、硅含量(liang)低，有(you)益(yi)元(yuan)素(su)錳(meng)含量(liang)高，故熱裂(lie)紋傾向(xiang)(xiang)小(xiao)。鎢的(de)加(jia)入，一般也認為(wei)有(you)利于減小(xiao)熱裂(lie)紋傾向(xiang)(xiang)。
②. 液化(hua)裂紋
液(ye)化(hua)裂(lie)紋的(de)產生是(shi)由于在9%Ni鋼焊(han)(han)縫的(de)晶(jing)界上有硫、磷(lin)等雜質元素的(de)偏析(xi)，在后續焊(han)(han)道的(de)作用下，晶(jing)界上的(de)低熔點物質液(ye)化(hua)而(er)形成的(de)。
③. 顯(xian)微疏松
這種缺陷(xian)產生主要(yao)在熔(rong)(rong)合(he)區(qu)(qu)，一般(ban)尺寸很小，要(yao)放(fang)大100倍以上(shang)才(cai)能(neng)看清楚。也有把這種顯微疏松叫做折疊中(zhong)顯微裂紋的(de)(de)。所謂折疊，是(shi)焊接(jie)(jie)中(zhong)由于電弧(hu)的(de)(de)攪動，把熔(rong)(rong)化了(le)(le)的(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)帶入熔(rong)(rong)池中(zhong)，但(dan)未能(neng)與熔(rong)(rong)化了(le)(le)的(de)(de)焊條金(jin)(jin)屬(shu)混(hun)合(he)，使兩種金(jin)(jin)屬(shu)相間存在于熔(rong)(rong)池邊(bian)緣的(de)(de)未完全混(hun)合(he)區(qu)(qu)。卷入的(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)其(qi)成(cheng)分(fen)基本上(shang)還是(shi)9%Ni鋼的(de)(de)成(cheng)分(fen)。因(yin)為焊縫金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素比9%Ni鋼高得多，所以其(qi)熔(rong)(rong)點也低于9%Ni鋼。因(yin)此陷(xian)入不完全熔(rong)(rong)合(he)區(qu)(qu)的(de)(de)焊縫金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)結晶晚(wan)于熔(rong)(rong)化了(le)(le)的(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)金(jin)(jin)屬(shu)，被母(mu)(mu)材(cai)金(jin)(jin)屬(shu)所包(bao)圍，似乎(hu)形成(cheng)了(le)(le)折疊。當陷(xian)入母(mu)(mu)材(cai)金(jin)(jin)屬(shu)所包(bao)圍的(de)(de)焊縫金(jin)(jin)屬(shu)尚未完全結晶，而且受(shou)到(dao)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭拘(ju)束應力的(de)(de)作用(yong)，又沒有液(ye)態(tai)金(jin)(jin)屬(shu)補充時(shi)，就形成(cheng)了(le)(le)裂紋。要(yao)消除這種裂紋，根本的(de)(de)辦法是(shi)減少金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)有害(hai)雜質(zhi)硫(liu)、磷等。采用(yong)正確的(de)(de)收弧(hu)技術及運(yun)條方式，也是(shi)可以避(bi)免(mian)弧(hu)坑(keng)產生熱裂紋的(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. 電弧的磁偏(pian)吹(chui)
9%Ni鋼易帶(dai)磁，因(yin)此焊接9%Ni鋼時易發生磁偏(pian)吹(chui)。解決方法：嚴(yan)禁用磁鐵(tie)；焊件長度(du)方向(xiang)不要南北放，以免與(yu)地磁同(tong)向(xiang)；要盡量用交流電源焊接，避免用大電流的碳弧(hu)氣刨清根。
5. 熔合不良
用高Ni焊(han)條（如Ni70)進(jin)行焊(han)接時，由于其與母材熔(rong)點相差太大，易造成熔(rong)合不良。這要在操作上(shang)改善運(yun)條方式加以克(ke)服(fu)。
