9%Ni鋼以(yi)其(qi)優異的低(di)溫韌性被認(ren)為是制(zhi)造低(di)溫壓力容(rong)器的優良材料。焊(han)(han)接(jie)9%Ni鋼時可能遇到的問題主要是焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的低(di)溫韌性、熱裂紋、冷裂紋、電弧磁(ci)偏(pian)吹(chui)和熔合不良等(deng)。這些問題與焊(han)(han)接(jie)方法、焊(han)(han)接(jie)材料和焊(han)(han)接(jie)工藝有很大關系。
1. 焊接(jie)接(jie)頭的低溫(wen)韌性問題
焊接接頭的低溫(wen)韌性對9%Ni鋼來說是個非常重要的問題，
包括(kuo)焊縫(feng)金屬、熔合區和熱影響區三(san)個區域，都可能發生韌性惡(e)化。
①. 焊縫金屬
焊(han)縫金屬(shu)的(de)(de)低(di)溫韌(ren)性與(yu)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)有關。用(yong)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)成分(fen)相同的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)時，焊(han)縫金屬(shu)的(de)(de)韌(ren)性很差，主要是因為焊(han)縫金屬(shu)的(de)(de)含(han)(han)氧量太高。如果硅含(han)(han)量也較(jiao)(jiao)高，其(qi)韌(ren)性降低(di)更大。所(suo)以，只有在(zai)(zai)TIG焊(han)接(jie)時才(cai)采(cai)用(yong)同質焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)。9%Ni鋼(gang)(gang)的(de)(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)主要采(cai)用(yong)Ni基(ji)、Fe-Ni基(ji)和Ni-Cr奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)等三(san)種類型。Ni基(ji)和Fe-Ni基(ji)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)低(di)溫性能良好(hao)，線脹系數與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)相近，但(dan)成本高，強度偏(pian)低(di)。Ni13-Cr16奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)型焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)強度稍高，但(dan)低(di)溫韌(ren)性較(jiao)(jiao)差，線脹系數與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)相差較(jiao)(jiao)大，而(er)且易在(zai)(zai)熔合(he)區出現脆(cui)硬組織。用(yong)同質焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)焊(han)9%Ni鋼(gang)(gang)時，其(qi)韌(ren)性與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)相近。
②. 熔合區(qu)
熔合區(qu)的(de)(de)(de)(de)低溫韌(ren)性(xing)主要(yao)與(yu)出現脆(cui)性(xing)組織(zhi)有關。當采用(yong)Ni13-Cr16型奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊接9%Ni鋼(gang)時(shi)熔合區(qu)既(ji)非奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)，也非9%Ni鋼(gang)化學成分(fen)。9%Ni鋼(gang)和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)都具有良好的(de)(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)，但(dan)這時(shi)熔合區(qu)中的(de)(de)(de)(de)Cr、Mn等元素(su)的(de)(de)(de)(de)含量都比9%Ni鋼(gang)高，碳也在熔合區(qu)偏(pian)聚(ju)，其硬度(du)為(wei)363~380HV,明(ming)顯高于焊縫金屬(shu)（207HV)和熱影(ying)響(xiang)區(qu)（308~332HV).熔合區(qu)的(de)(de)(de)(de)硬度(du)偏(pian)高的(de)(de)(de)(de)位(wei)置是(shi)在焊縫邊界上的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)完全混合區(qu)。該區(qu)的(de)(de)(de)(de)硬脆(cui)性(xing)主要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)形(xing)成了(le)有板(ban)條馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和孿晶馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組成的(de)(de)(de)(de)混合馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)所(suo)致。
③. 熱影(ying)響(xiang)區
9%Ni鋼焊接時(shi)(shi)在加(jia)熱(re)(re)(re)到(dao)700~900℃以(yi)及(ji)1250℃以(yi)上(shang)的(de)(de)區(qu)(qu)域，其韌(ren)(ren)性明(ming)顯惡化。而(er)(er)(er)加(jia)熱(re)(re)(re)到(dao)1050~1250℃時(shi)(shi)韌(ren)(ren)性有(you)(you)所回升。在700~900℃區(qu)(qu)間(jian)加(jia)熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)，由于(yu)它(ta)是處于(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)－奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)兩(liang)相區(qu)(qu)，加(jia)熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)生成部分(fen)高(gao)碳(tan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)轉變(bian)為島狀馬氏(shi)體(ti)(ti)，因(yin)(yin)此很脆(cui)。在1050~1250℃區(qu)(qu)間(jian)加(jia)熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)，由于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)已完成，得(de)到(dao)均勻的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)轉變(bian)為低碳(tan)馬氏(shi)體(ti)(ti)，因(yin)(yin)此韌(ren)(ren)性較(jiao)高(gao)。而(er)(er)(er)加(jia)熱(re)(re)(re)達1350℃時(shi)(shi)，晶粒粗大，又(you)可能(neng)出現(xian)上(shang)貝(bei)氏(shi)體(ti)(ti)，因(yin)(yin)而(er)(er)(er)韌(ren)(ren)性較(jiao)差。而(er)(er)(er)在550~600℃溫度(du)加(jia)熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)，能(neng)得(de)到(dao)較(jiao)多的(de)(de)逆轉奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，因(yin)(yin)而(er)(er)(er)韌(ren)(ren)性較(jiao)高(gao)。此外(wai)，冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)對(dui)低溫韌(ren)(ren)性也有(you)(you)影響(xiang)。冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)越(yue)快(kuai)，韌(ren)(ren)性越(yue)好(hao)。鋼中磷含量對(dui)韌(ren)(ren)性也有(you)(you)影響(xiang)，當硫為0.005%時(shi)(shi)，；磷應在0.009%以(yi)下為好(hao)。
2. 焊接(jie)熱(re)裂紋
①. 弧(hu)坑裂紋(wen)
用奧氏體型焊(han)條(tiao)焊(han)接(jie)9%Ni鋼時，大多(duo)有(you)熱(re)裂紋(wen)傾(qing)向，特(te)別是打底(di)焊(han)和定位焊(han)中。若有(you)夾渣(zha)，夾渣(zha)處(chu)也能產生熱(re)裂紋(wen)。
裂紋傾(qing)向(xiang)還與焊(han)接位置有關，橫焊(han)和平焊(han)裂紋傾(qing)向(xiang)小，而(er)立焊(han)和仰焊(han)裂紋傾(qing)向(xiang)大。
用TH17/15TTW焊(han)接(jie)時，由于(yu)焊(han)縫(feng)中Cr/Ni之比值小于(yu)1.48,初生相為γ相，造成硫(liu)、磷的偏析，形成較大的脆性溫度區間而易于(yu)開裂。當采用25-20奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)條焊(han)接(jie)時，就不容易產生熱裂紋(wen)。這主要(yao)是焊(han)縫(feng)中有害元素硫(liu)、硅含量低(di)，有益元素錳含量高，故熱裂紋(wen)傾向小。鎢的加入(ru)，一般也認(ren)為有利于(yu)減小熱裂紋(wen)傾向。
②. 液化裂紋
液化裂紋的(de)產生是由于在(zai)9%Ni鋼焊縫的(de)晶(jing)界上有硫、磷等雜(za)質(zhi)元素的(de)偏析，在(zai)后續焊道的(de)作用下(xia)，晶(jing)界上的(de)低(di)熔點物質(zhi)液化而形成的(de)。
③. 顯微疏松
這(zhe)(zhe)種(zhong)缺陷(xian)產生(sheng)主要(yao)在熔(rong)合(he)(he)區，一般尺寸很小，要(yao)放大100倍以(yi)上才(cai)能看清楚。也有(you)把(ba)(ba)這(zhe)(zhe)種(zhong)顯微疏(shu)松叫做折(zhe)疊(die)(die)中(zhong)顯微裂(lie)紋的(de)(de)。所(suo)(suo)謂(wei)折(zhe)疊(die)(die)，是焊(han)(han)(han)接(jie)中(zhong)由于(yu)(yu)電弧的(de)(de)攪動，把(ba)(ba)熔(rong)化(hua)了(le)的(de)(de)母(mu)(mu)材帶(dai)入熔(rong)池中(zhong)，但未能與熔(rong)化(hua)了(le)的(de)(de)焊(han)(han)(han)條金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)混合(he)(he)，使兩(liang)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)相間(jian)存在于(yu)(yu)熔(rong)池邊緣的(de)(de)未完(wan)全(quan)混合(he)(he)區。卷(juan)入的(de)(de)母(mu)(mu)材其成(cheng)分(fen)(fen)基本上還(huan)是9%Ni鋼(gang)的(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)。因為焊(han)(han)(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)比9%Ni鋼(gang)高得(de)多，所(suo)(suo)以(yi)其熔(rong)點(dian)也低于(yu)(yu)9%Ni鋼(gang)。因此陷(xian)入不完(wan)全(quan)熔(rong)合(he)(he)區的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)結(jie)晶(jing)晚于(yu)(yu)熔(rong)化(hua)了(le)的(de)(de)母(mu)(mu)材金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)，被母(mu)(mu)材金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)所(suo)(suo)包(bao)圍，似(si)乎形(xing)成(cheng)了(le)折(zhe)疊(die)(die)。當(dang)陷(xian)入母(mu)(mu)材金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)所(suo)(suo)包(bao)圍的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)尚未完(wan)全(quan)結(jie)晶(jing)，而且(qie)受(shou)到(dao)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭拘束應(ying)力的(de)(de)作用(yong)，又沒有(you)液態金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)補充時，就形(xing)成(cheng)了(le)裂(lie)紋。要(yao)消除這(zhe)(zhe)種(zhong)裂(lie)紋，根本的(de)(de)辦法是減(jian)少金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)有(you)害雜質硫、磷等。采用(yong)正確的(de)(de)收弧技術及運條方式(shi)，也是可以(yi)避免(mian)弧坑產生(sheng)熱裂(lie)紋的(de)(de)。
3. 焊接冷裂紋(wen)
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鋼易(yi)帶磁，因此焊(han)接(jie)9%Ni鋼時易(yi)發生磁偏吹。解決方法：嚴禁(jin)用(yong)磁鐵(tie)；焊(han)件長度方向不(bu)要南(nan)北(bei)放，以免與地磁同向；要盡量用(yong)交流(liu)電源焊(han)接(jie)，避免用(yong)大電流(liu)的碳弧氣刨清根(gen)。
5. 熔合不良(liang)
用高(gao)Ni焊條（如Ni70)進行焊接時(shi)，由于其(qi)與(yu)母材(cai)熔(rong)點(dian)相差太大，易造(zao)成熔(rong)合不良。這要(yao)在操作(zuo)上改善運條方(fang)式加(jia)以(yi)克服。
