奧氏體不銹鋼是香蕉app免費視頻在線觀看: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app免費視頻在線觀看:奧氏體不銹鋼管焊接中(zhong)的主要(yao)問題是焊接接頭熱裂紋和耐蝕性(xing)。

 奧氏體不(bu)銹鋼(gang)管焊(han)接接頭的熱裂(lie)紋中最常見的是結晶(jing)（凝固）裂(lie)紋、熱影(ying)響(xiang)區（液化）裂(lie)紋和高(gao)溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋。

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(gang)、321不銹鋼、347不銹鋼、316不銹鋼、310S不(bu)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。

 由上述凝固裂紋產生的(de)原因可知防止凝固裂紋的(de)措施之(zhi)一，即是要盡可能地減少(shao)母材、焊材中有害元素的(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(yi)方(fang)面在(zai)(zai)某(mou)些腐蝕環境，即使輕微的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)也可(ke)能引起嚴重的(de)(de)問題，例如在(zai)(zai)尿素(su)、醋(cu)酸(suan)等介質中，焊縫(feng)中的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)會發生選(xuan)擇性(xing)腐蝕。純奧氏體(ti)的(de)(de)焊縫(feng)金(jin)屬(shu)，通過加入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)以改善其(qi)凝固裂(lie)(lie)紋敏感性(xing)，如尿素(su)級(ji)不銹(xiu)鋼的(de)(de)焊材(cai)00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)耐硫酸(suan)、磷(lin)酸(suan)，有(you)機酸(suan)抗(kang)孔蝕、應力(li)腐蝕用(yong)的(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊縫(feng)金(jin)屬(shu)雖然并不含有(you)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相，但因(yin)Mn、Mo含量較高，仍(reng)具有(you)良好的(de)(de)抗(kang)熱裂(lie)(lie)性(xing)能，焊接時不會產生凝固裂(lie)(lie)紋。Mn在(zai)(zai)焊縫(feng)金(jin)屬(shu)中可(ke)與S結合生成高熔點的(de)(de)MnS從而(er)防止S的(de)(de)偏(pian)析和(he)產生低(di)熔點共晶(jing)，而(er)Mo、W可(ke)提高熔池(chi)的(de)(de)結晶(jing)溫(wen)(wen)度(du)，縮小結晶(jing)溫(wen)(wen)度(du)范圍，V、Ti可(ke)以縮小脆(cui)性(xing)溫(wen)(wen)度(du)區間BTR(表(biao)2-1)。因(yin)此(ci)均對(dui)防止凝固裂(lie)(lie)紋起良好作(zuo)用(yong)。

2. 熱影響區（液化(hua)）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)(lie)紋形成(cheng)的(de)(de)(de)原因相同，是(shi)由(you)于(yu)母材中(zhong)奧(ao)氏體晶界(jie)殘存著比基體熔點(dian)低(di)(di)(di)(di)的(de)(de)(de)低(di)(di)(di)(di)熔點(dian)共(gong)晶薄(bo)膜(mo)，在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)電弧加熱中(zhong)發生(sheng)熔化(hua)(hua)，并(bing)在隨后冷(leng)卻中(zhong)受(shou)收縮拉應力的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)而(er)發生(sheng)開裂(lie)(lie)。圖2-3是(shi)含硼304鋼熱影(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)液(ye)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)紋。在多層（多道(dao)）焊(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)也會遇到(dao)液(ye)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)紋，這種情況往往是(shi)先焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)道(dao)中(zhong)鐵素(su)(su)體含量(liang)少或(huo)無鐵素(su)(su)體而(er)存在低(di)(di)(di)(di)熔點(dian)共(gong)晶薄(bo)膜(mo)，在隨后的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)道(dao)的(de)(de)(de)熱影(ying)(ying)(ying)響(xiang)下(xia)發生(sheng)開裂(lie)(lie)。同樣(yang)防止熱影(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)液(ye)化(hua)(hua)裂(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)對策是(shi)盡(jin)可能(neng)減少可生(sheng)成(cheng)低(di)(di)(di)(di)熔點(dian)共(gong)晶的(de)(de)(de)有害元素(su)(su)和(he)偏析程(cheng)度(du)。因此在選(xuan)用(yong)鋼材和(he)焊(han)(han)(han)材時(shi)，特別要(yao)注(zhu)意有害元素(su)(su)的(de)(de)(de)含，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)應采用(yong)小的(de)(de)(de)線(xian)能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝和(he)規范，防止熱影(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)過熱，以及注(zhu)意接(jie)(jie)頭(tou)設計(ji)和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)程(cheng)序(xu)，盡(jin)可能(neng)減少焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應力。

3. 高溫低塑(su)性(xing)裂紋

  這種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)多數發生在(zai)(zai)(zai)單相奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)及合金的(de)熱(re)影響區(qu)或多層焊(han)縫中先(xian)一層（道）焊(han)縫上，其產生的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)相當(dang)于再結(jie)晶(jing)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，因(yin)此(ci)高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)產生在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)比液化裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)更低的(de)熱(re)影響區(qu)。對于奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)，在(zai)(zai)(zai)低于固相線溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)以(yi)下的(de)加(jia)熱(re)過程(cheng)和冷卻(que)過程(cheng)，其塑(su)性(xing)(xing)變化是不同的(de)（見圖2-4).在(zai)(zai)(zai)加(jia)熱(re)過程(cheng)中，起(qi)初(chu)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升高(gao)，塑(su)性(xing)(xing)（ψ值(zhi)）略有(you)增(zeng)加(jia)，在(zai)(zai)(zai)達到溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)t3時(shi)塑(su)性(xing)(xing)開(kai)始(shi)(shi)(shi)降(jiang)低。到達tnp時(shi)降(jiang)至零。在(zai)(zai)(zai)冷卻(que)過程(cheng)中，塑(su)性(xing)(xing)開(kai)始(shi)(shi)(shi)恢(hui)復，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)至t3時(shi)已(yi)接近原(yuan)來加(jia)熱(re)時(shi)的(de)水平。但(dan)在(zai)(zai)(zai)t2~t1溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)出現塑(su)性(xing)(xing)降(jiang)低。此(ci)時(shi)如果存在(zai)(zai)(zai)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)收(shou)縮(suo)應變，就會(hui)引起(qi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。表(biao)2-1中DTR是用可調拘束裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)試驗測出的(de)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)產生高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。從表(biao)2-1的(de)高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)開(kai)始(shi)(shi)(shi)和終了(le)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)及其范(fan)圍(wei)可知，310、316鋼(gang)(gang)(gang)分別在(zai)(zai)(zai)1200~840℃和1180~1050℃產生高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)，其溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)相應為350℃和130℃.而347、321、304三種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)，既未發現裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)也(ye)沒有(you)測出產生裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)DTR溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，表(biao)明穩(wen)定(ding)型奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)傾向。而亞穩(wen)奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)敏感性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)小(xiao)，一般(ban)焊(han)接過程(cheng)中不會(hui)產生這種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。

  奧氏體鋼及合金冷(leng)卻過程中出現塑(su)性(xing)降低和產(chan)生高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)機制相當復雜，簡單說(shuo)與(yu)熱(re)影(ying)響區在(zai)“再結(jie)(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)度”二次晶(jing)(jing)界(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成有關。二次晶(jing)(jing)界(jie)(jie)又(you)與(yu)金屬在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下(xia)點陣(zhen)缺(que)陷（空位(wei)、位(wei)錯）的(de)(de)(de)(de)運動(dong)(dong)和晶(jing)(jing)界(jie)(jie)遷移等(deng)擴(kuo)(kuo)散行為(wei)有關。因(yin)此凡(fan)是能提(ti)高(gao)“再結(jie)(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)度”和增(zeng)加擴(kuo)(kuo)散激(ji)(ji)活能的(de)(de)(de)(de)因(yin)素都可(ke)以阻礙二次晶(jing)(jing)界(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成，從而降低高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)敏感性(xing)。焊(han)(han)縫中的(de)(de)(de)(de)鐵素體可(ke)以有效(xiao)阻止位(wei)錯運動(dong)(dong)，使多(duo)層焊(han)(han)縫防止高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)裂(lie)紋。合金元素Mo、W、Ta、Ti等(deng)可(ke)有效(xiao)地增(zeng)加多(duo)邊化激(ji)(ji)活能，提(ti)高(gao)再結(jie)(jie)晶(jing)(jing)溫(wen)(wen)度，在(zai)鋼和焊(han)(han)縫中添加這(zhe)些元素，都有利于防止高(gao)溫(wen)(wen)低塑(su)性(xing)裂(lie)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(guan)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。