奧氏體不銹鋼是91香蕉視頻app: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。91香蕉視頻app:奧氏體不銹鋼管焊接中的主要問題是(shi)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)熱裂紋和耐蝕性(xing)。
奧氏體不銹鋼管焊接接頭的熱裂紋(wen)中最常見的是結晶（凝固）裂紋(wen)、熱影(ying)響(xiang)區（液化）裂紋(wen)和高溫低(di)塑性裂紋(wen)。
1. 焊縫凝固裂紋
在奧氏體不銹鋼管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(xiu)鋼、316不銹(xiu)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(shang)述(shu)凝(ning)固裂紋(wen)(wen)產(chan)生(sheng)的(de)原因可(ke)知防止(zhi)凝(ning)固裂紋(wen)(wen)的(de)措施之(zhi)一，即(ji)是要盡可(ke)能(neng)地減少母材、焊材中有害元素(su)的(de)含量。
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(guan)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。
另一方面在某(mou)些(xie)腐(fu)蝕(shi)環境(jing)，即使輕微的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)也可(ke)能引起嚴(yan)重的(de)(de)問題，例如在尿素(su)(su)、醋(cu)酸等介質中(zhong)，焊(han)縫(feng)中(zhong)的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)會發生(sheng)選(xuan)擇性(xing)(xing)(xing)腐(fu)蝕(shi)。純奧氏(shi)體(ti)的(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)，通過加(jia)入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)以改(gai)善(shan)其凝固裂紋敏感性(xing)(xing)(xing)，如尿素(su)(su)級不銹(xiu)鋼的(de)(de)焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和耐硫酸、磷酸，有機酸抗(kang)孔(kong)蝕(shi)、應力腐(fu)蝕(shi)用(yong)的(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)雖然并不含(han)有鐵素(su)(su)體(ti)相，但(dan)因Mn、Mo含(han)量較高，仍(reng)具有良(liang)好(hao)的(de)(de)抗(kang)熱裂性(xing)(xing)(xing)能，焊(han)接時不會產生(sheng)凝固裂紋。Mn在焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)中(zhong)可(ke)與(yu)S結合生(sheng)成(cheng)高熔點的(de)(de)MnS從(cong)而防(fang)止S的(de)(de)偏析(xi)和產生(sheng)低熔點共晶，而Mo、W可(ke)提高熔池的(de)(de)結晶溫度(du)，縮(suo)小結晶溫度(du)范圍，V、Ti可(ke)以縮(suo)小脆性(xing)(xing)(xing)溫度(du)區間BTR(表2-1)。因此(ci)均對防(fang)止凝固裂紋起良(liang)好(hao)作用(yong)。
2. 熱影響區（液(ye)化）裂(lie)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紋(wen)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)原因相(xiang)同，是由(you)于(yu)母材(cai)中奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)界殘(can)存著比基(ji)體(ti)(ti)熔點(dian)低的(de)(de)(de)(de)低熔點(dian)共(gong)晶(jing)(jing)薄膜，在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)電(dian)弧加熱中發生(sheng)熔化，并在隨后冷卻中受(shou)收縮(suo)拉應(ying)力的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)而發生(sheng)開裂。圖2-3是含(han)硼304鋼熱影(ying)響區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)液(ye)化裂紋(wen)。在多層（多道(dao)(dao)）焊(han)(han)(han)(han)縫中也會遇到液(ye)化裂紋(wen)，這種(zhong)情況(kuang)往往是先焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)道(dao)(dao)中鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)少或無鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)而存在低熔點(dian)共(gong)晶(jing)(jing)薄膜，在隨后的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)熱影(ying)響下(xia)發生(sheng)開裂。同樣防止(zhi)熱影(ying)響區(qu)(qu)液(ye)化裂紋(wen)的(de)(de)(de)(de)主要對(dui)策是盡可能減少可生(sheng)成(cheng)低熔點(dian)共(gong)晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)有害元素(su)和(he)(he)偏析程(cheng)度。因此(ci)在選用(yong)(yong)鋼材(cai)和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)材(cai)時，特別(bie)要注(zhu)意有害元素(su)的(de)(de)(de)(de)含(han)，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時應(ying)采用(yong)(yong)小的(de)(de)(de)(de)線能量(liang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝(yi)和(he)(he)規范，防止(zhi)熱影(ying)響區(qu)(qu)過熱，以及注(zhu)意接(jie)(jie)頭設計(ji)和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)程(cheng)序，盡可能減少焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘(can)余應(ying)力。
3. 高溫低(di)塑性裂紋(wen)
這種裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)多數發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)單相(xiang)(xiang)奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)及合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱影(ying)響(xiang)區(qu)或多層焊(han)縫中(zhong)(zhong)(zhong)先一(yi)層（道）焊(han)縫上，其(qi)(qi)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍(wei)相(xiang)(xiang)當于(yu)再結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，因此高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)產生(sheng)在(zai)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)比液化裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)更低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱影(ying)響(xiang)區(qu)。對于(yu)奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)，在(zai)低(di)于(yu)固相(xiang)(xiang)線溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)以下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加熱過(guo)(guo)程(cheng)和冷卻(que)過(guo)(guo)程(cheng)，其(qi)(qi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)變(bian)化是不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)（見圖2-4).在(zai)加熱過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，起(qi)初(chu)隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)（ψ值）略有增加，在(zai)達(da)(da)到溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)t3時(shi)(shi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)開(kai)始(shi)降低(di)。到達(da)(da)tnp時(shi)(shi)降至(zhi)零。在(zai)冷卻(que)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)開(kai)始(shi)恢復，當溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降至(zhi)t3時(shi)(shi)已(yi)接(jie)近原來加熱時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)平。但在(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍(wei)出現塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)降低(di)。此時(shi)(shi)如果存在(zai)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)收縮應變(bian)，就會引起(qi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)。表(biao)(biao)2-1中(zhong)(zhong)(zhong)DTR是用可調拘束裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)試驗測出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)產生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。從表(biao)(biao)2-1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)開(kai)始(shi)和終(zhong)了(le)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)及其(qi)(qi)范(fan)(fan)圍(wei)可知，310、316鋼(gang)(gang)(gang)分(fen)別在(zai)1200~840℃和1180~1050℃產生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)，其(qi)(qi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍(wei)相(xiang)(xiang)應為350℃和130℃.而347、321、304三種鋼(gang)(gang)(gang)，既未發(fa)(fa)現裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)也沒(mei)有測出產生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，表(biao)(biao)明穩(wen)定型奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)具有較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)傾(qing)向。而亞穩(wen)奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)感性(xing)(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)小，一(yi)般焊(han)接(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)不會產生(sheng)這種裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)。
奧氏體(ti)鋼及(ji)合金冷卻過程中出現塑性(xing)降低(di)和(he)產(chan)生高(gao)溫(wen)低(di)塑性(xing)裂紋的(de)(de)(de)機(ji)制相當復雜(za)，簡單(dan)說(shuo)與熱影響區在(zai)“再結晶溫(wen)度(du)”二(er)次(ci)晶界的(de)(de)(de)形成有關(guan)。二(er)次(ci)晶界又與金屬(shu)在(zai)高(gao)溫(wen)下點陣缺陷（空位、位錯）的(de)(de)(de)運動和(he)晶界遷移(yi)等(deng)擴(kuo)散行為有關(guan)。因(yin)此凡是能提(ti)(ti)高(gao)“再結晶溫(wen)度(du)”和(he)增加(jia)擴(kuo)散激活能的(de)(de)(de)因(yin)素(su)都可以阻(zu)礙二(er)次(ci)晶界的(de)(de)(de)形成，從而降低(di)高(gao)溫(wen)低(di)塑性(xing)裂紋的(de)(de)(de)敏(min)感(gan)性(xing)。焊(han)(han)縫中的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)可以有效(xiao)阻(zu)止(zhi)位錯運動，使多層焊(han)(han)縫防止(zhi)高(gao)溫(wen)低(di)塑性(xing)裂紋。合金元(yuan)素(su)Mo、W、Ta、Ti等(deng)可有效(xiao)地增加(jia)多邊化激活能，提(ti)(ti)高(gao)再結晶溫(wen)度(du)，在(zai)鋼和(he)焊(han)(han)縫中添加(jia)這些元(yuan)素(su)，都有利于(yu)防止(zhi)高(gao)溫(wen)低(di)塑性(xing)裂紋。
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(guan)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。
