9%Ni鋼(gang)以其優(you)異的低溫韌性(xing)被(bei)認為是(shi)制造低溫壓(ya)力容器(qi)的優(you)良材料。焊(han)(han)接(jie)(jie)9%Ni鋼(gang)時可能遇到(dao)的問題(ti)主(zhu)要(yao)是(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的低溫韌性(xing)、熱裂紋(wen)(wen)、冷裂紋(wen)(wen)、電弧磁偏吹和熔(rong)合不良等。這些問題(ti)與(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)方法(fa)、焊(han)(han)接(jie)(jie)材料和焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝(yi)有(you)很(hen)大關系(xi)。
1. 焊接(jie)接(jie)頭的低溫韌性(xing)問題
焊接接頭(tou)的(de)低溫(wen)韌(ren)性對(dui)9%Ni鋼來說是個(ge)非常重(zhong)要的(de)問題(ti)，
包括焊(han)縫金屬、熔(rong)合區(qu)(qu)和熱影響區(qu)(qu)三個區(qu)(qu)域，都(dou)可能發(fa)生韌性(xing)惡化(hua)。
①. 焊縫金屬
焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)低(di)(di)溫(wen)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)與焊(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)(liao)有關。用(yong)(yong)與母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)成(cheng)分相同(tong)的(de)材(cai)料(liao)(liao)時(shi)，焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)很差，主要(yao)是因為(wei)焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)含(han)氧量太(tai)高。如果硅含(han)量也較高，其韌(ren)(ren)性(xing)(xing)降低(di)(di)更大。所以(yi)，只有在(zai)TIG焊(han)(han)(han)接時(shi)才(cai)采用(yong)(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)(liao)。9%Ni鋼(gang)的(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)(liao)主要(yao)采用(yong)(yong)Ni基(ji)、Fe-Ni基(ji)和Ni-Cr奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)等三種類(lei)型。Ni基(ji)和Fe-Ni基(ji)焊(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)(liao)的(de)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)能良(liang)好(hao)，線(xian)脹(zhang)系數與母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)相近，但成(cheng)本高，強度偏(pian)低(di)(di)。Ni13-Cr16奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)型焊(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)(liao)的(de)強度稍高，但低(di)(di)溫(wen)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)較差，線(xian)脹(zhang)系數與母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)相差較大，而且易(yi)在(zai)熔合區出(chu)現脆硬組織(zhi)。用(yong)(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)(liao)焊(han)(han)(han)9%Ni鋼(gang)時(shi)，其韌(ren)(ren)性(xing)(xing)與母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)相近。
②. 熔合區
熔合(he)(he)區的(de)低溫韌(ren)性(xing)(xing)主要(yao)(yao)與出現脆(cui)性(xing)(xing)組織(zhi)有關。當采用Ni13-Cr16型奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接9%Ni鋼(gang)(gang)時熔合(he)(he)區既非奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)，也非9%Ni鋼(gang)(gang)化學成(cheng)分。9%Ni鋼(gang)(gang)和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)都具有良好的(de)韌(ren)性(xing)(xing)，但(dan)這時熔合(he)(he)區中的(de)Cr、Mn等元(yuan)素的(de)含量都比9%Ni鋼(gang)(gang)高(gao)(gao)，碳也在(zai)熔合(he)(he)區偏(pian)(pian)聚，其硬(ying)度為(wei)363~380HV,明顯高(gao)(gao)于(yu)焊(han)(han)縫金屬（207HV)和(he)熱影響區（308~332HV).熔合(he)(he)區的(de)硬(ying)度偏(pian)(pian)高(gao)(gao)的(de)位(wei)置是(shi)在(zai)焊(han)(han)縫邊界上的(de)不完全混(hun)合(he)(he)區。該區的(de)硬(ying)脆(cui)性(xing)(xing)主要(yao)(yao)是(shi)因為(wei)形成(cheng)了有板條馬氏(shi)(shi)體和(he)孿晶馬氏(shi)(shi)體組成(cheng)的(de)混(hun)合(he)(he)馬氏(shi)(shi)體所致(zhi)。
③. 熱影響區
9%Ni鋼焊接時(shi)(shi)在(zai)加(jia)熱到(dao)700~900℃以(yi)及(ji)1250℃以(yi)上的區域，其韌(ren)(ren)性(xing)(xing)明(ming)顯惡化。而加(jia)熱到(dao)1050~1250℃時(shi)(shi)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)有所回升。在(zai)700~900℃區間(jian)加(jia)熱時(shi)(shi)，由于(yu)它是處于(yu)鐵素體(ti)－奧(ao)氏體(ti)兩相區，加(jia)熱時(shi)(shi)生成(cheng)部分高碳奧(ao)氏體(ti)，冷卻后轉變(bian)為島(dao)狀馬氏體(ti)，因(yin)此很脆。在(zai)1050~1250℃區間(jian)加(jia)熱時(shi)(shi)，由于(yu)奧(ao)氏體(ti)轉變(bian)已完成(cheng)，得(de)到(dao)均勻的奧(ao)氏體(ti)，冷卻后轉變(bian)為低(di)(di)碳馬氏體(ti)，因(yin)此韌(ren)(ren)性(xing)(xing)較高。而加(jia)熱達1350℃時(shi)(shi)，晶粒粗大，又(you)可(ke)能出現上貝氏體(ti)，因(yin)而韌(ren)(ren)性(xing)(xing)較差。而在(zai)550~600℃溫(wen)度加(jia)熱時(shi)(shi)，能得(de)到(dao)較多的逆轉奧(ao)氏體(ti)，因(yin)而韌(ren)(ren)性(xing)(xing)較高。此外，冷卻速度對(dui)低(di)(di)溫(wen)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)也(ye)有影響(xiang)。冷卻速度越快，韌(ren)(ren)性(xing)(xing)越好。鋼中磷含量(liang)對(dui)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)也(ye)有影響(xiang)，當硫(liu)為0.005%時(shi)(shi)，；磷應在(zai)0.009%以(yi)下為好。
2. 焊(han)接熱裂紋
①. 弧坑(keng)裂紋
用奧(ao)氏體(ti)型焊條焊接9%Ni鋼時，大多有熱(re)裂紋傾向，特別(bie)是打底(di)焊和定位焊中。若有夾渣，夾渣處也能(neng)產(chan)生(sheng)熱(re)裂紋。
裂紋傾向還與焊接位置有關，橫焊和平焊裂紋傾向小，而立焊和仰焊裂紋傾向大。
用TH17/15TTW焊(han)(han)(han)接時(shi)，由于(yu)焊(han)(han)(han)縫中(zhong)Cr/Ni之比值小(xiao)(xiao)于(yu)1.48,初生(sheng)相為(wei)γ相，造成硫、磷的偏析，形成較大的脆性溫度區間而易于(yu)開(kai)裂(lie)。當(dang)采用25-20奧(ao)氏體不銹鋼焊(han)(han)(han)條焊(han)(han)(han)接時(shi)，就不容(rong)易產生(sheng)熱(re)裂(lie)紋。這(zhe)主要是焊(han)(han)(han)縫中(zhong)有害元(yuan)素硫、硅(gui)含量低(di)，有益元(yuan)素錳含量高，故熱(re)裂(lie)紋傾向小(xiao)(xiao)。鎢的加入，一般(ban)也認(ren)為(wei)有利于(yu)減小(xiao)(xiao)熱(re)裂(lie)紋傾向。
②. 液(ye)化裂紋
液化(hua)裂紋的(de)產生是由(you)于在(zai)9%Ni鋼焊(han)縫的(de)晶界上有硫、磷等雜質元素的(de)偏析，在(zai)后續焊(han)道的(de)作用(yong)下，晶界上的(de)低熔點(dian)物質液化(hua)而(er)形成的(de)。
③. 顯微疏松
這(zhe)種(zhong)缺陷(xian)產生主要在熔(rong)(rong)合(he)區，一(yi)般尺(chi)寸很小，要放大100倍(bei)以(yi)上(shang)才能(neng)看清楚。也(ye)有(you)把(ba)這(zhe)種(zhong)顯微(wei)疏松叫做折疊中顯微(wei)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)謂折疊，是焊(han)(han)接中由于(yu)電弧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪動，把(ba)熔(rong)(rong)化了(le)(le)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母材(cai)(cai)帶入(ru)熔(rong)(rong)池中，但未能(neng)與熔(rong)(rong)化了(le)(le)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)條金(jin)屬(shu)(shu)混(hun)合(he)，使兩種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)相間存(cun)在于(yu)熔(rong)(rong)池邊(bian)緣(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)未完全混(hun)合(he)區。卷入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母材(cai)(cai)其成分(fen)基本上(shang)還是9%Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)。因(yin)為(wei)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素比9%Ni鋼(gang)高得多，所(suo)以(yi)其熔(rong)(rong)點也(ye)低于(yu)9%Ni鋼(gang)。因(yin)此陷(xian)入(ru)不完全熔(rong)(rong)合(he)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結晶晚于(yu)熔(rong)(rong)化了(le)(le)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)，被母材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包圍(wei)(wei)，似乎形成了(le)(le)折疊。當陷(xian)入(ru)母材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包圍(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)尚未完全結晶，而且受到焊(han)(han)接接頭(tou)拘束應力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，又沒有(you)液態金(jin)屬(shu)(shu)補充時，就形成了(le)(le)裂(lie)紋。要消除這(zhe)種(zhong)裂(lie)紋，根(gen)本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦(ban)法是減少金(jin)屬(shu)(shu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)害雜質硫、磷等。采用正確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)收弧技術及運條方式，也(ye)是可以(yi)避免弧坑產生熱裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
3. 焊接(jie)冷裂(lie)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. 電弧的磁偏吹
9%Ni鋼(gang)易帶(dai)磁(ci)，因此焊接9%Ni鋼(gang)時易發生(sheng)磁(ci)偏吹。解決方(fang)(fang)法：嚴禁用(yong)磁(ci)鐵；焊件長(chang)度(du)方(fang)(fang)向(xiang)不(bu)要南北放，以免(mian)與地磁(ci)同向(xiang)；要盡(jin)量(liang)用(yong)交流電(dian)源(yuan)焊接，避(bi)免(mian)用(yong)大電(dian)流的碳弧氣刨(bao)清根。
5. 熔合不良(liang)
用高Ni焊條（如Ni70)進(jin)行焊接時(shi)，由于其(qi)與母材熔點(dian)相(xiang)差太大，易造(zao)成熔合不良(liang)。這要在操作上改善運條方(fang)式(shi)加以克服。
