奧氏體型不銹鋼(gang)都具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性,因而常常被用來制成各種形狀的構件、容器或管道。這樣一來,奧氏體不銹鋼被焊接的機會也因此比其他不銹鋼大得多。這類鋼的韌性、塑性本來就好,又不會發生任何的淬火硬化,所以,盡管其線膨脹系數比碳鋼大得多,焊接過程中的彈、塑性應力和應變量很大,卻極少出現冷裂紋。奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼焊接接頭不存在淬火硬化區,又由于它有很強的加工硬化能力,所以,即使受焊接熱影響而軟化的區域,其抗拉強度仍然不低。可以這樣認為,只要是不誤用焊接填充材料,焊接接頭強度不是焊接性的重點。該類鋼的熱脹冷縮特別大,所帶來的焊接性問題,主要有兩個:一個是熱裂紋問題,這與該類鋼的晶界特性和對某些微量雜質如硫、磷等敏感有關;另一個則是焊接變形較大的問題。


  奧(ao)氏體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)能特別(bie)優良,這是(shi)其(qi)獲得(de)最為廣泛應(ying)(ying)用(yong)調焊(han)接接頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)(zhong)耐(nai)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)能力。人們針對各種(zhong)(zhong)(zhong)腐蝕環境(jing)和腐蝕機(ji)理,選用(yong)各種(zhong)(zhong)(zhong)耐(nai)不同腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。因此,對于相(xiang)應(ying)(ying)于每一種(zhong)(zhong)(zhong)用(yong)于某(mou)種(zhong)(zhong)(zhong)特定環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)不同鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),焊(han)接接頭(tou)都應(ying)(ying)滿足其(qi)在特定環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)特殊耐(nai)腐蝕性(xing)要求。于是(shi),焊(han)接接頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕問題自(zi)然也(ye)是(shi)焊(han)接工(gong)作者不可回避的(de)(de)(de)(de)(de),必須(xu)面對的(de)(de)(de)(de)(de)最主(zhu)要問題,也(ye)應(ying)(ying)是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)管生產廠關注的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)題。


   奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼是使用最為廣泛(fan)的(de)不(bu)(bu)銹鋼,這和它具有(you)良(liang)好(hao)的(de)機械性(xing)能(neng)、耐腐蝕性(xing)能(neng),其焊(han)接(jie)性(xing)在(zai)高合金鋼中被認為是最好(hao)的(de)有(you)關。鉻(ge)-鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)鋼具有(you)良(liang)好(hao)的(de)焊(han)接(jie)性(xing),無(wu)淬(cui)硬性(xing),因而在(zai)熱影響(xiang)區內無(wu)淬(cui)硬現象,同時(shi)也無(wu)晶粒粗(cu)大(da)化。但在(zai)焊(han)接(jie)中存在(zai)以下問題(ti):


一(yi)、碳化鉻的(de)形成,降低了焊接(jie)接(jie)頭抗晶間腐蝕的(de)能力


  奧氏體不銹鋼焊接接頭可有三種晶(jing)間腐蝕的情況:焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區腐蝕及刀狀腐(fu)蝕。關于奧氏體鋼晶間腐蝕的機理,一般用“貧鉻”理論來解釋。在固溶狀態下,奧氏體鋼中的碳過飽和固溶于奧氏體中。加熱過程中,過飽和的碳將以Cr23C6。的形式沿晶界析出。Cr23C6中含鉻量大大超過奧氏體基體中的含鉻量,因而使晶界附近含鉻量顯著下降,晶內的鉻原子又來不及擴散及時補充,故形成貧鉻層(Cr<11.7%).貧鉻層的電極電位比晶體內低得很多,在腐蝕質的作用下,電極電位低的晶界將成為陽極,被腐蝕溶解。


   1. 焊縫晶間腐(fu)蝕和母材上敏化溫(wen)度區腐(fu)蝕


   18-8型不銹鋼(gang)在450℃~850℃加熱時,具有晶間腐蝕傾向(xiang),這一(yi)溫度(du)范(fan)圍(wei)稱為敏(min)化(hua)溫度(du)區間。


    焊(han)(han)縫(feng)晶間腐(fu)蝕(shi)可有(you)兩種(zhong)(zhong)情(qing)況(kuang),一種(zhong)(zhong)情(qing)況(kuang)為焊(han)(han)接線能量過(guo)(guo)大或(huo)多層焊(han)(han)時(shi)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬在(zai)敏(min)化(hua)溫度區間停留時(shi)間過(guo)(guo)長所(suo)引起,即焊(han)(han)接狀(zhuang)態(tai)下已(yi)有(you)碳化(hua)鉻(ge)析(xi)出而形(xing)成貧鉻(ge)層;另一種(zhong)(zhong)情(qing)況(kuang)是(shi)焊(han)(han)接狀(zhuang)態(tai)下耐蝕(shi)性良好,焊(han)(han)后經受了敏(min)化(hua)加熱的條件,因而具有(you)晶間腐(fu)蝕(shi)傾向。


   熱影響區、敏化(hua)區的(de)(de)(de)晶間腐蝕(shi)傾(qing)向(xiang)也(ye)是由(you)于形成貧鉻層所致。但因為焊(han)(han)接(jie)熱循環具(ju)有快速連(lian)續加(jia)熱的(de)(de)(de)特點,碳化(hua)鉻的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)需(xu)要在更(geng)高的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度下(xia)才(cai)能較快進行(xing),因此,焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)敏化(hua)區溫(wen)(wen)度范圍(wei)為600℃~1000℃,高于平衡(heng)加(jia)熱條件下(xia)的(de)(de)(de)敏化(hua)區溫(wen)(wen)度450℃~850℃。


  焊(han)縫和(he)熱影(ying)響(xiang)區晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾向與含碳量、加(jia)熱溫度和(he)保溫時間(jian)等(deng)因(yin)(yin)素有(you)關。因(yin)(yin)此,為提高焊(han)接(jie)接(jie)頭抗(kang)晶腐(fu)蝕(shi)能力,一般(ban)宜(yi)采取以(yi)下措施:

 

  ①. 減小母材及焊縫中的含碳量,使加熱時減少或避免Cr32C6析出,消除產生貧鉻層的機會。例如,超低碳(C≤0.03%)不銹鋼由于含碳量較低,具有優良的抗蝕性能,但是超低碳不銹鋼的冶煉成本高。


  ②. 在(zai)鋼中添加穩定化元素鈦(tai)、鈮等,使之優先形(xing)成MC,而避(bi)免(mian)形(xing)成貧鉻(ge)層。


  ③. 使焊縫形成奧氏體(ti)加(jia)少量(liang)鐵素體(ti)的(de)雙相組織(zhi)。當焊縫中存在(zai)一定數量(liang)的(de)鐵素體(ti)時,可以(yi)細(xi)化(hua)晶(jing)粒,增加(jia)晶(jing)界(jie)面積,使晶(jing)界(jie)單位面積上(shang)的(de)碳化(hua)鉻(ge)析出量(liang)減少,減輕貧鉻(ge)程度(du)。鉻(ge)在(zai)鐵素體(ti)中溶解度(du)較(jiao)大,Cr2C6優先在(zai)鐵素體(ti)中形成,而不致使奧氏體(ti)晶(jing)界(jie)貧鉻(ge);此外,散(san)布在(zai)奧氏體(ti)之間的(de)鐵素體(ti),還可能防止腐蝕沿晶(jing)界(jie)向內(nei)部擴展。


  ④. 控制在敏化溫度(du)區(qu)間的(de)停留時(shi)(shi)間。調整焊接(jie)(jie)熱循(xun)環,盡可能(neng)(neng)縮短600℃以上的(de)高溫停留時(shi)(shi)間,以防(fang)止焊縫及熱影響區(qu)大量析出(chu)碳(tan)化鉻。如選擇能(neng)(neng)量密(mi)度(du)高的(de)焊接(jie)(jie)方法(如等離子(zi)弧焊),選用較小的(de)焊接(jie)(jie)線能(neng)(neng)量,焊縫背面通氬氣或采(cai)用銅(tong)墊增加(jia)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)冷卻速度(du),減少起弧、收弧次數以避免(mian)重復加(jia)熱,多層(ceng)焊時(shi)(shi)與腐(fu)蝕介質的(de)接(jie)(jie)觸面盡可能(neng)(neng)最后施焊等,均可以減少接(jie)(jie)頭的(de)晶間腐(fu)蝕傾向。


 ⑤. 焊后進行固溶處理或穩定化退火。固溶處理可使已析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,但一般只適用于較小的工件。穩定化退火是將工件加熱到850℃~900℃保溫后空冷。其作用為使碳化物充分析出,并促使鉻加速擴散而消除貧鉻區。


 2. 焊接接頭的刀狀腐蝕


   刀狀腐蝕簡稱刀蝕,它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕,只發生在含有穩定劑的奧氏體鋼(如321不銹鋼316Ti不銹鋼等)的焊接接頭中。刀狀腐蝕的腐蝕部位在熱影響區的過熱區,沿熔合線發展,開始寬度僅3~5個晶粒,逐步擴大至1.0mm~1.5mm。因形狀如刀刃,故稱刀狀腐蝕。


 高溫過(guo)(guo)熱和中(zhong)(zhong)溫敏化(hua)是導致焊(han)接(jie)接(jie)頭產生(sheng)刀(dao)蝕的(de)重要(yao)條件。含有(you)穩(wen)定(ding)劑(ji)的(de)奧氏體鋼,一般以(yi)(yi)固(gu)(gu)溶(rong)狀(zhuang)(zhuang)態供(gong)貨,此(ci)時(shi)(shi)鋼中(zhong)(zhong)少部(bu)分的(de)碳(tan)固(gu)(gu)溶(rong)于奧氏體,其(qi)余大(da)部(bu)分碳(tan)則(ze)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)TiC或NbC.焊(han)接(jie)時(shi)(shi),在(zai)(zai)(zai)溫度(du)超過(guo)(guo)1200℃的(de)過(guo)(guo)熱區中(zhong)(zhong),這些碳(tan)化(hua)物(wu)將溶(rong)入固(gu)(gu)溶(rong)體。由(you)于碳(tan)的(de)擴散能(neng)力(li)較強,在(zai)(zai)(zai)冷(leng)卻過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)將偏聚在(zai)(zai)(zai)晶(jing)界形(xing)(xing)(xing)成(cheng)過(guo)(guo)飽(bao)和狀(zhuang)(zhuang)態,而鈦(tai)則(ze)因擴散能(neng)力(li)低而留(liu)于晶(jing)內(nei)。當焊(han)接(jie)接(jie)頭在(zai)(zai)(zai)敏化(hua)溫度(du)區間再次加熱時(shi)(shi),過(guo)(guo)飽(bao)和的(de)碳(tan)將在(zai)(zai)(zai)晶(jing)間以(yi)(yi)CraC.形(xing)(xing)(xing)式析(xi)出,在(zai)(zai)(zai)晶(jing)界形(xing)(xing)(xing)成(cheng)貧鉻層,使焊(han)接(jie)接(jie)頭抗蝕性能(neng)降低。從以(yi)(yi)上(shang)分析(xi)可知,刀(dao)狀(zhuang)(zhuang)腐蝕的(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)根源也在(zai)(zai)(zai)于在(zai)(zai)(zai)晶(jing)間形(xing)(xing)(xing)成(cheng)貧鉻層。


 防止(zhi)刀蝕的措施(shi)如下:


 ①. 降低(di)含(han)碳量 這是防止(zhi)刀狀腐蝕的很有效的措施(shi)。對于含(han)有穩定化元素的不(bu)銹(xiu)鋼,含(han)碳量最好不(bu)超過(guo)0.06%。


 ②. 采用合(he)理的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝 盡(jin)量選擇較小的線能量,以減(jian)少過熱區在高溫停留時間,注意避免在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程產生“中溫敏化(hua)”的效果。因此雙面焊(han)(han)(han)時,與(yu)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)的焊(han)(han)(han)縫應(ying)最后(hou)施焊(han)(han)(han)(這是大直徑厚壁(bi)焊(han)(han)(han)管內焊(han)(han)(han)在外焊(han)(han)(han)之后(hou)再進行(xing)的原(yuan)因所在),如不能實施則應(ying)調(diao)整(zheng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)規范及焊(han)(han)(han)縫形(xing)狀,盡(jin)量避免與(yu)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)的過熱區再次受到敏化(hua)加熱。


 ③. 焊(han)后(hou)熱(re)處(chu)(chu)理 焊(han)后(hou)進(jin)行固溶或穩定化處(chu)(chu)理,均能提高接(jie)頭的抗刀狀(zhuang)腐蝕能力。


二、 應力腐蝕開裂(lie)


  應力腐蝕開裂是金屬在特定的腐蝕介質和拉應力的共同作用下所產生的延遲破壞現象,也稱應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking,簡稱SCC).


  鉻-鎳奧氏體不(bu)銹鋼中,產生應(ying)力腐蝕開裂(lie)常見的鋼種,有不(bu)含鈦、鈮的18-8型和17-12-Mo型鋼,其次是超(chao)低碳不(bu)銹鋼。由于介(jie)質(zhi)不(bu)同,應(ying)力開裂(lie)既可(ke)(ke)呈(cheng)(cheng)晶(jing)(jing)間開裂(lie)形式,也可(ke)(ke)呈(cheng)(cheng)穿晶(jing)(jing)開裂(lie)形式,或為穿晶(jing)(jing)和沿晶(jing)(jing)混合開裂(lie)形式。


   不銹鋼(gang)產(chan)生應(ying)力腐(fu)蝕開裂的影響因素(su)很多,包(bao)括鋼(gang)材成分(fen)、組織和狀(zhuang)態、介質種類(lei)、溫度及濃度、應(ying)力的性質、大小以及結(jie)構特點等(deng)。


  防止應力腐蝕開裂的主要措(cuo)施如下:


  1. 正確選擇材料及合理調(diao)整(zheng)焊(han)縫成(cheng)分


  根據(ju)介質特性選用(yong)對應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂敏感性低(di)的(de)(de)材料(liao),應(ying)該是防止應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂的(de)(de)最(zui)根本措施。此類鋼有(you)高(gao)純鉻-鎳(nie)(nie)奧(ao)氏(shi)體不銹鋼、高(gao)硅鉻-鎳(nie)(nie)奧(ao)氏(shi)體鋼、鐵素體-奧(ao)氏(shi)體鋼、高(gao)鉻鐵素體鋼等。合理(li)地調整焊縫(feng)(feng)成分(fen)是提高(gao)接頭抗應(ying)力腐(fu)蝕(shi)能力的(de)(de)重要措施之一(yi)。一(yi)般認為(wei),當焊縫(feng)(feng)金屬為(wei)奧(ao)氏(shi)體-鐵素體雙(shuang)相組織時,具有(you)較好的(de)(de)抗應(ying)力腐(fu)蝕(shi)性能。


  2. 消除或減小殘(can)余應(ying)力


  拉(la)伸應(ying)力(li)的(de)存在是(shi)產生(sheng)應(ying)力(li)腐蝕開裂(lie)的(de)先決(jue)條件(jian)之一。可(ke)以(yi)(yi)認為,不銹鋼部件(jian)中若不存在拉(la)應(ying)力(li),則(ze)可(ke)以(yi)(yi)完全(quan)避(bi)免應(ying)力(li)腐蝕開裂(lie)。因此,消除或(huo)減少結(jie)構中的(de)殘余應(ying)力(li),是(shi)防止應(ying)力(li)腐蝕開裂(lie)的(de)重(zhong)要措(cuo)施。


  焊(han)后進(jin)(jin)行消(xiao)(xiao)除(chu)應(ying)(ying)(ying)力熱(re)處(chu)理是常用的工藝措施。例如,對奧氏(shi)體不銹鋼一(yi)般進(jin)(jin)行900℃的消(xiao)(xiao)除(chu)應(ying)(ying)(ying)力退(tui)火熱(re)處(chu)理。采用機械的方法(fa)也(ye)可以降低表面殘余(yu)應(ying)(ying)(ying)力或(huo)造成壓應(ying)(ying)(ying)力。如表面拋光、噴丸和錘擊(ji)。


 3. 合(he)理的結構設計


  結(jie)構(gou)中(zhong)應(ying)避(bi)免形成(cheng)較大的(de)應(ying)力(li)集中(zhong)或在制(zhi)造中(zhong)避(bi)免產生(sheng)較大的(de)殘余應(ying)力(li)。在設備和容器中(zhong)與腐蝕介質的(de)接觸面不能(neng)有縫隙,盡可能(neng)采用對接接頭,結(jie)構(gou)設計中(zhong)注意不產生(sheng)熱(re)流集中(zhong)而引起(qi)的(de)局(ju)部(bu)過熱(re)或腐蝕液滯留而局(ju)部(bu)濃縮等。


三、焊(han)接熱(re)裂紋


 奧氏體不銹鋼(gang)焊接時,焊縫及熱(re)影(ying)響區均可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)熱(re)裂(lie)紋。最常見(jian)的(de)是焊縫結晶裂(lie)紋,有時在熱(re)影(ying)響區或多層焊層間金屬也可(ke)出(chu)現(xian)液化裂(lie)紋。


 奧氏體(ti)鋼具有較大的熱(re)裂紋敏感性,主要取決于鋼的化(hua)學成分、組(zu)織與性能的特(te)點。


  奧氏體鋼中合金元素較多,尤其(qi)是含有一定(ding)數量(liang)的(de)鎳(nie),它不(bu)僅(jin)提高(gao)了奧氏體的(de)穩定(ding)性,而且還(huan)易和硫、磷等(deng)雜質形(xing)成低熔點化合物或(huo)共(gong)晶,如(ru)Ni-S共(gong)晶熔點為645℃、Ni-P共(gong)晶為880℃,比(bi)Fe-S、Fe-P共(gong)晶的(de)熔點更低,危害性也更大。其(qi)他一些元素如(ru)硼(peng)、硅等(deng)的(de)偏析(xi),也將促使產生熱裂紋。


 奧氏體鋼焊縫易形成方向性強的(de)(de)(de)粗大柱狀晶組(zu)織,有利于有害雜質和元素的(de)(de)(de)偏析(xi),從而(er)促(cu)使形成連(lian)續的(de)(de)(de)晶間液膜,提高(gao)了熱裂紋的(de)(de)(de)敏感性。


 從(cong)奧氏體不(bu)銹鋼的物理(li)性能看,它(ta)具(ju)有導熱(re)系數小、線(xian)膨(peng)脹(zhang)系數大的特點,因而在焊接(jie)不(bu)均勻加熱(re)的情況下,極易(yi)形成(cheng)較大的拉(la)應力,促(cu)進(jin)了焊接(jie)熱(re)裂紋的產生。


 由(you)以上分(fen)析(xi)可(ke)知(zhi),與(yu)結(jie)構(gou)鋼相比,奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的焊接熱裂紋傾向較大,尤其是高鎳(nie)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼。


  防止奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊接熱裂(lie)紋的主(zhu)要(yao)措施如(ru)下:


   1. 嚴(yan)格控制有害雜(za)質硫、磷的含量,鋼中含鎳量越(yue)高,越(yue)應該嚴(yan)格控制。


   2. 調整焊縫(feng)金屬的組織


    奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)可(ke)以(yi)(yi)是單(dan)相(xiang)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi),也可(ke)以(yi)(yi)是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)為主的(de)雙相(xiang)組織(zhi)。大量實踐證明,單(dan)相(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng),對熱裂紋的(de)敏(min)感性(xing)(xing)較大,而雙相(xiang)組織(zhi)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng),則具有(you)良好的(de)抗裂性(xing)(xing)能(neng),如表2-2中所列出的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中δ-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)影響。焊(han)(han)(han)接18-8型不銹(xiu)(xiu)鋼時,如果形成(cheng)γ+5%δ的(de)雙相(xiang)組織(zhi),不僅可(ke)以(yi)(yi)提高抗晶間(jian)腐蝕能(neng)力(li),而且又減小(xiao)了熱裂敏(min)感性(xing)(xing)。焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中的(de)δ相(xiang),可(ke)以(yi)(yi)細(xi)化(hua)晶粒,消除單(dan)相(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)方向(xiang)性(xing)(xing),減少有(you)害雜質在晶界的(de)偏(pian)析,而且δ相(xiang)能(neng)解較多的(de)硫、磷,并(bing)能(neng)降低界面能(neng),阻止晶間(jian)液膜的(de)形成(cheng),從而有(you)利于(yu)提高焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)抗熱裂紋能(neng)力(li)。


表 2.jpg


  3. 調(diao)整(zheng)焊縫金屬(shu)合金成分


   當在(zai)焊(han)縫中(zhong)(zhong)不允許有雙相(xiang)組(zu)織時,如表(biao)2-2中(zhong)(zhong)“不希望有δ-鐵素(su)體的(de)(de)理由(you)”所(suo)列(lie)出的(de)(de)各(ge)項,就必須對焊(han)縫金屬進行(xing)合理的(de)(de)合金化。如在(zai)單(dan)相(xiang)穩定奧氏體鋼中(zhong)(zhong)適當增加錳(meng)、碳、氮的(de)(de)含量可(ke)以(yi)提高焊(han)縫的(de)(de)抗(kang)裂性能。此外,加入少量的(de)(de)鈰、鋯(gao)、鉭等微(wei)量元素(su),可(ke)以(yi)細化焊(han)縫組(zu)織、凈化晶(jing)界,也(ye)可(ke)減(jian)少焊(han)縫的(de)(de)熱裂紋敏感性。


  4. 工藝措施


 在焊接奧氏體不銹鋼時,應盡量減小熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。奧氏體不銹鋼焊接宜采用小線能量及小截面的焊道。至于液化裂紋,它主要出現于310S不銹(xiu)鋼(gang)的焊接接頭中。為了防止產生液化裂紋,除了嚴格限制母材中的雜質含量以及控制母材的晶粒度以外,在工藝上應采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施,以減小母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。


四(si)、奧氏體鋼焊接(jie)接(jie)頭的脆化


 奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)用(yong)途頗(po)廣,可在耐(nai)熱(re)、耐(nai)蝕、低溫(wen)(wen)等(deng)各種條(tiao)(tiao)(tiao)件下(xia)(xia)使用(yong)。不同(tong)(tong)的(de)工(gong)作條(tiao)(tiao)(tiao)件,對焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)性(xing)能(neng)要(yao)求也不同(tong)(tong)。耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)通常是在室(shi)溫(wen)(wen)或350℃以下(xia)(xia)工(gong)作,主要(yao)要(yao)求耐(nai)蝕性(xing),對機械性(xing)能(neng)無(wu)特(te)殊要(yao)求。用(yong)于高(gao)溫(wen)(wen)條(tiao)(tiao)(tiao)件的(de)熱(re)強(qiang)鋼(gang)(gang),如是短(duan)時工(gong)作,則要(yao)求保(bao)證接(jie)頭(tou)(tou)(tou)與(yu)母材等(deng)強(qiang)度;而長期(qi)工(gong)作(10年以上(shang))時,則保(bao)證焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)塑性(xing),防止高(gao)溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)是關鍵。對于低溫(wen)(wen)工(gong)作的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang),則主要(yao)要(yao)求良(liang)好的(de)低溫(wen)(wen)韌性(xing),防止焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)發(fa)生低溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)(cui)斷(duan)。從不同(tong)(tong)的(de)工(gong)作條(tiao)(tiao)(tiao)件下(xia)(xia)對接(jie)頭(tou)(tou)(tou)性(xing)能(neng)的(de)要(yao)求來看,奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)低溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)和高(gao)溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)(cui)化(hua)是值得注意(yi)的(de)問題。


  當18-8型鋼焊縫為(wei)雙(shuang)相(xiang)組(zu)織時,其(qi)拉伸(shen)強度、屈服強度與塑性略低(di)于母(mu)材(cai)(cai),但韌性比母(mu)材(cai)(cai)低(di)得(de)多,因而難以保證(zheng)(zheng)低(di)溫(wen)條件下對焊接接頭韌性的要求。為(wei)了保證(zheng)(zheng)18-8型鋼焊縫具有良(liang)好的低(di)溫(wen)韌性,應使(shi)焊縫為(wei)單(dan)相(xiang)奧(ao)氏(shi)體組(zu)織。


 奧氏體(ti)焊縫中(zhong)含(han)有較多(duo)的鐵(tie)素(su)體(ti)化元素(su)或有較多(duo)的δ相(xiang)時,高溫(wen)條件下,由于δ→σ轉變,引(yin)起σ相(xiang)脆化,焊縫的塑(su)性(xing)和韌性(xing)均顯著(zhu)下降(jiang)。因(yin)此(ci),為了保證必要的塑(su)性(xing)和韌性(xing),焊縫中(zhong)的δ相(xiang)應小于5%。


  單相的(de)奧氏體焊縫(feng)也可能出(chu)現σ相,這與合金系統有關。如(ru)310S不(bu)銹鋼焊縫(feng)中鉻與硅含(han)量(liang)偏上限,而(er)碳(tan)、鎳含(han)量(liang)偏下限時(shi),就容易沿(yan)晶(jing)(jing)界析出(chu)σ相,這比晶(jing)(jing)內析出(chu)σ相,對焊接(jie)接(jie)頭脆化影響(xiang)更為(wei)嚴重。


  為了(le)避免(mian)出現(xian)(xian) σ脆性相,應盡量限制焊縫(feng)(feng)中(zhong)的(de)δ相數量,考慮焊縫(feng)(feng)的(de)合金(jin)化時(shi)(shi)(shi),適當減少鐵(tie)素(su)體(ti)形(xing)成(cheng)元素(su);多層焊時(shi)(shi)(shi)采用較(jiao)小的(de)線能量,以減小熔池體(ti)積,提(ti)高冷卻速度(du),縮短高溫(wen)停留時(shi)(shi)(shi)間。對于已(yi)經出現(xian)(xian)σ相的(de)焊縫(feng)(feng),可將焊接接頭(tou)加(jia)熱(re)至1050℃~1100℃,保溫(wen)1小時(shi)(shi)(shi)后水冷,進行固溶處(chu)理,此時(shi)(shi)(shi)絕大部分 σ 相可重新溶入奧氏體(ti)中(zhong),性能即可恢復(fu)。


五、焊接變(bian)形較大


 因為(wei)奧(ao)氏(shi)體不銹鋼導熱性能差,膨脹系數大,焊(han)接變形較大,特別是(shi)薄板。因此,焊(han)接時應適當采取防(fang)形的措施(shi),如(ru)夾具等。