奧氏體型不銹(xiu)鋼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)體不銹鋼焊接(jie)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。


  奧氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)特別優良(liang),這是(shi)(shi)(shi)其獲得最(zui)為廣泛應用調焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)能(neng)力。人們針對(dui)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境和(he)腐(fu)蝕(shi)(shi)機(ji)理(li),選用各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)耐(nai)(nai)不(bu)同(tong)(tong)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)奧氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼。因此,對(dui)于(yu)(yu)相應于(yu)(yu)每一種(zhong)(zhong)(zhong)用于(yu)(yu)某種(zhong)(zhong)(zhong)特定(ding)環境中(zhong)的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)鋼種(zhong)(zhong)(zhong),焊(han)接(jie)接(jie)頭都應滿(man)足其在特定(ding)環境中(zhong)的(de)(de)特殊耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性要求。于(yu)(yu)是(shi)(shi)(shi),焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)問題自然也(ye)是(shi)(shi)(shi)焊(han)接(jie)工作者不(bu)可回避的(de)(de),必須面對(dui)的(de)(de)最(zui)主要問題,也(ye)應是(shi)(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)管(guan)生產廠關注的(de)(de)主題。


   奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)是使用(yong)最(zui)為廣泛的(de)不銹鋼(gang),這和它(ta)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)機械(xie)性能、耐腐蝕性能,其焊接性在(zai)(zai)高合金鋼(gang)中被認為是最(zui)好(hao)的(de)有(you)關。鉻-鎳奧(ao)氏(shi)體鋼(gang)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)焊接性,無(wu)(wu)(wu)淬(cui)硬(ying)(ying)性,因而在(zai)(zai)熱影響區內(nei)無(wu)(wu)(wu)淬(cui)硬(ying)(ying)現象,同時也(ye)無(wu)(wu)(wu)晶粒(li)粗大化。但在(zai)(zai)焊接中存(cun)在(zai)(zai)以下(xia)問題:


一、碳化鉻(ge)的(de)形(xing)成,降低了焊接接頭抗晶間腐蝕的(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(jian)腐蝕(shi)和母(mu)材上敏化溫度區腐蝕(shi)


   18-8型不銹鋼在450℃~850℃加熱時,具有晶間腐(fu)蝕傾向,這一溫度范(fan)圍稱為敏化(hua)溫度區(qu)間。


    焊(han)縫晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)可有(you)兩種(zhong)情(qing)況,一種(zhong)情(qing)況為焊(han)接(jie)線能量過(guo)大或多層焊(han)時(shi)焊(han)縫金屬在敏化(hua)(hua)溫度區間停(ting)留(liu)時(shi)間過(guo)長所引起,即焊(han)接(jie)狀(zhuang)態(tai)下已有(you)碳化(hua)(hua)鉻(ge)析出(chu)而形成(cheng)貧(pin)鉻(ge)層;另一種(zhong)情(qing)況是焊(han)接(jie)狀(zhuang)態(tai)下耐蝕(shi)(shi)性(xing)良好,焊(han)后(hou)經受了敏化(hua)(hua)加熱(re)的條(tiao)件,因而具有(you)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)傾(qing)向。


   熱(re)影響區、敏(min)化(hua)區的晶間腐(fu)蝕傾向(xiang)也是由于(yu)形成貧(pin)鉻層所致。但因為焊(han)接熱(re)循環具有快(kuai)速連續加熱(re)的特點,碳化(hua)鉻的析出需(xu)要在更高的溫度下才能較快(kuai)進行,因此(ci),焊(han)接接頭的敏(min)化(hua)區溫度范圍為600℃~1000℃,高于(yu)平衡(heng)加熱(re)條件(jian)下的敏(min)化(hua)區溫度450℃~850℃。


  焊(han)(han)縫和(he)熱影響(xiang)區晶間(jian)腐蝕傾向與(yu)含(han)碳量、加熱溫度和(he)保溫時間(jian)等因(yin)(yin)素(su)有(you)關。因(yin)(yin)此,為提高焊(han)(han)接接頭抗晶腐蝕能(neng)力,一般(ban)宜采(cai)取以下措施:

 

  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. 在鋼(gang)中添加(jia)穩(wen)定化元素鈦、鈮等(deng),使之優先形(xing)成(cheng)MC,而避免(mian)形(xing)成(cheng)貧鉻層。


  ③. 使焊縫形成奧(ao)氏體(ti)加少量(liang)(liang)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)的雙相(xiang)組織。當焊縫中存在(zai)(zai)一定數量(liang)(liang)的鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)時(shi),可以細(xi)化(hua)(hua)晶粒,增加晶界(jie)面積(ji),使晶界(jie)單位(wei)面積(ji)上的碳化(hua)(hua)鉻析出量(liang)(liang)減少,減輕貧鉻程度。鉻在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)中溶解度較大,Cr2C6優先在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)中形成,而(er)不致使奧(ao)氏體(ti)晶界(jie)貧鉻;此外,散布在(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)之(zhi)間的鐵(tie)(tie)素(su)體(ti),還可能防止腐蝕沿晶界(jie)向內部擴展。


  ④. 控制在敏化溫(wen)度區間的(de)(de)停留時(shi)間。調整焊(han)接(jie)(jie)熱(re)循環(huan),盡可(ke)能(neng)縮短(duan)600℃以上的(de)(de)高溫(wen)停留時(shi)間,以防止焊(han)縫及熱(re)影(ying)響區大量(liang)(liang)析出碳化鉻。如選擇能(neng)量(liang)(liang)密度高的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)方法(如等(deng)離子弧焊(han)),選用較小(xiao)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)線(xian)能(neng)量(liang)(liang),焊(han)縫背(bei)面(mian)通氬氣或采用銅墊增加焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)冷卻速度,減(jian)少起弧、收弧次數以避(bi)免重復加熱(re),多(duo)層焊(han)時(shi)與腐(fu)蝕介質(zhi)的(de)(de)接(jie)(jie)觸面(mian)盡可(ke)能(neng)最后施焊(han)等(deng),均可(ke)以減(jian)少接(jie)(jie)頭的(de)(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(gang)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(gao)溫(wen)過(guo)熱(re)和(he)中(zhong)(zhong)溫(wen)敏(min)化是(shi)導(dao)致(zhi)焊(han)接接頭產生刀(dao)蝕的重要條件(jian)。含有穩(wen)定劑的奧氏體(ti)(ti)鋼(gang),一般以(yi)(yi)固(gu)溶(rong)狀態供(gong)貨,此時鋼(gang)中(zhong)(zhong)少部(bu)分(fen)的碳(tan)固(gu)溶(rong)于奧氏體(ti)(ti),其余大部(bu)分(fen)碳(tan)則形(xing)(xing)成TiC或(huo)NbC.焊(han)接時,在(zai)(zai)(zai)溫(wen)度超過(guo)1200℃的過(guo)熱(re)區(qu)中(zhong)(zhong),這些碳(tan)化物將溶(rong)入固(gu)溶(rong)體(ti)(ti)。由(you)于碳(tan)的擴散能力(li)較強(qiang),在(zai)(zai)(zai)冷卻過(guo)程中(zhong)(zhong)將偏聚在(zai)(zai)(zai)晶界形(xing)(xing)成過(guo)飽和(he)狀態,而鈦則因擴散能力(li)低(di)而留于晶內。當焊(han)接接頭在(zai)(zai)(zai)敏(min)化溫(wen)度區(qu)間再次加熱(re)時,過(guo)飽和(he)的碳(tan)將在(zai)(zai)(zai)晶間以(yi)(yi)CraC.形(xing)(xing)式(shi)析出,在(zai)(zai)(zai)晶界形(xing)(xing)成貧鉻層,使焊(han)接接頭抗蝕性能降低(di)。從以(yi)(yi)上分(fen)析可知,刀(dao)狀腐蝕的形(xing)(xing)成根(gen)源也在(zai)(zai)(zai)于在(zai)(zai)(zai)晶間形(xing)(xing)成貧鉻層。


 防止刀蝕(shi)的(de)措施(shi)如下:


 ①. 降(jiang)低含(han)碳(tan)量 這是防(fang)止刀狀腐蝕的(de)(de)很有效的(de)(de)措施。對于含(han)有穩定化(hua)元(yuan)素的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼,含(han)碳(tan)量最好不(bu)(bu)超(chao)過0.06%。


 ②. 采用合理的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝 盡量選擇較小的(de)線能量,以減少(shao)過(guo)(guo)熱(re)區在(zai)高溫停(ting)留時間,注意避(bi)免在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)(guo)程產生(sheng)“中溫敏化”的(de)效果。因此雙面焊(han)(han)(han)時,與(yu)腐蝕介質接(jie)(jie)觸(chu)的(de)焊(han)(han)(han)縫應最后施焊(han)(han)(han)(這是大(da)直(zhi)徑厚(hou)壁(bi)焊(han)(han)(han)管內焊(han)(han)(han)在(zai)外焊(han)(han)(han)之(zhi)后再(zai)進行的(de)原因所在(zai)),如不能實施則應調(diao)整焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)規(gui)范及(ji)焊(han)(han)(han)縫形狀,盡量避(bi)免與(yu)腐蝕介質接(jie)(jie)觸(chu)的(de)過(guo)(guo)熱(re)區再(zai)次受(shou)到敏化加熱(re)。


 ③. 焊后熱處理(li) 焊后進(jin)行固(gu)溶或(huo)穩定化處理(li),均能提高接(jie)頭的(de)抗刀(dao)狀腐蝕(shi)能力。


二、 應力(li)腐(fu)蝕開裂


  應(ying)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(sheng)應力腐蝕開(kai)(kai)裂(lie)常見(jian)的鋼種,有不(bu)含鈦、鈮的18-8型和(he)17-12-Mo型鋼,其次是超(chao)低碳不(bu)銹鋼。由于介(jie)質不(bu)同(tong),應力開(kai)(kai)裂(lie)既(ji)可呈晶(jing)間開(kai)(kai)裂(lie)形式(shi),也可呈穿(chuan)晶(jing)開(kai)(kai)裂(lie)形式(shi),或(huo)為穿(chuan)晶(jing)和(he)沿晶(jing)混合(he)開(kai)(kai)裂(lie)形式(shi)。


   不(bu)銹鋼產(chan)生應力腐(fu)蝕開裂(lie)的影響因素很(hen)多,包括鋼材(cai)成分、組織和狀態、介(jie)質種類、溫度及濃度、應力的性(xing)質、大小以(yi)及結構特點等。


  防止應力腐蝕開裂的主要措施如下:


  1. 正(zheng)確選擇材料及(ji)合理調整焊縫成分


  根據介質(zhi)特性(xing)選用對應力腐(fu)(fu)蝕開(kai)裂敏感性(xing)低的材料(liao),應該是(shi)(shi)防止(zhi)應力腐(fu)(fu)蝕開(kai)裂的最根本措施。此類(lei)鋼(gang)有高純(chun)鉻(ge)-鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、高硅鉻(ge)-鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)、鐵素(su)體(ti)-奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)、高鉻(ge)鐵素(su)體(ti)鋼(gang)等(deng)。合(he)理(li)地調整焊(han)縫成分是(shi)(shi)提(ti)高接頭抗應力腐(fu)(fu)蝕能(neng)力的重要措施之一。一般認為,當焊(han)縫金(jin)屬為奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)雙相(xiang)組織時(shi),具有較好的抗應力腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)。


  2. 消除或減(jian)小殘余應(ying)力


  拉伸(shen)應(ying)(ying)力的(de)存在(zai)是(shi)(shi)產生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕開(kai)裂的(de)先(xian)決(jue)條件(jian)之一。可以認為,不(bu)銹鋼部件(jian)中若不(bu)存在(zai)拉應(ying)(ying)力,則可以完全避免(mian)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕開(kai)裂。因此,消除或減少(shao)結構中的(de)殘余應(ying)(ying)力,是(shi)(shi)防止應(ying)(ying)力腐(fu)蝕開(kai)裂的(de)重(zhong)要(yao)措施。


  焊(han)后(hou)進行消除(chu)應力(li)熱(re)處(chu)理是常用的工藝(yi)措施。例如,對(dui)奧氏體不(bu)銹鋼一般進行900℃的消除(chu)應力(li)退火熱(re)處(chu)理。采用機械(xie)的方法也(ye)可以(yi)降低表面殘余應力(li)或造成壓(ya)應力(li)。如表面拋光(guang)、噴丸(wan)和錘擊。


 3. 合理的結構設(she)計(ji)


  結構(gou)中(zhong)(zhong)(zhong)應避免(mian)(mian)形成較大的(de)應力(li)集中(zhong)(zhong)(zhong)或(huo)在(zai)制造中(zhong)(zhong)(zhong)避免(mian)(mian)產(chan)生較大的(de)殘(can)余(yu)應力(li)。在(zai)設備和容器中(zhong)(zhong)(zhong)與(yu)腐蝕介質的(de)接(jie)(jie)觸面不(bu)能有(you)縫隙,盡(jin)可(ke)能采用對(dui)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭,結構(gou)設計(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)注意不(bu)產(chan)生熱(re)(re)流集中(zhong)(zhong)(zhong)而引起的(de)局部過熱(re)(re)或(huo)腐蝕液滯留而局部濃縮(suo)等。


三、焊接(jie)熱裂紋


 奧氏體不銹鋼焊接時(shi),焊縫及熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區均可能出(chu)現熱(re)(re)裂紋(wen)。最常見的是(shi)焊縫結晶裂紋(wen),有(you)時(shi)在熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區或(huo)多層焊層間金(jin)屬也可出(chu)現液化裂紋(wen)。


 奧氏體(ti)鋼(gang)具有(you)較大的熱(re)裂紋(wen)敏感(gan)性,主要取(qu)決于鋼(gang)的化學成分、組織與性能的特點(dian)。


  奧氏體鋼中合金元素較多(duo),尤其(qi)是含(han)有一定(ding)(ding)數量的(de)鎳,它不僅提高(gao)了奧氏體的(de)穩定(ding)(ding)性(xing),而且還易和硫、磷等雜質形(xing)成低熔點(dian)化合物或共(gong)晶,如Ni-S共(gong)晶熔點(dian)為645℃、Ni-P共(gong)晶為880℃,比(bi)Fe-S、Fe-P共(gong)晶的(de)熔點(dian)更(geng)低,危(wei)害性(xing)也更(geng)大。其(qi)他一些元素如硼(peng)、硅等的(de)偏析,也將促(cu)使(shi)產(chan)生熱裂紋。


 奧氏體鋼焊縫易形(xing)成方向(xiang)性(xing)強(qiang)的(de)粗大(da)柱狀晶組織,有利于有害雜質和元(yuan)素的(de)偏(pian)析,從而(er)促使形(xing)成連續的(de)晶間液膜,提高了熱裂紋(wen)的(de)敏感性(xing)。


 從奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的物理(li)性能看,它(ta)具有導熱系(xi)數(shu)(shu)小、線膨脹系(xi)數(shu)(shu)大的特點,因而在焊接不均勻(yun)加熱的情況(kuang)下,極(ji)易形成較大的拉應力,促進(jin)了焊接熱裂(lie)紋的產(chan)生。


 由以上分析可知,與結構鋼(gang)相(xiang)比,奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)焊接熱裂紋傾向(xiang)較大,尤其是高(gao)鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)。


  防止(zhi)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)熱裂紋的主要(yao)措(cuo)施如下:


   1. 嚴格控制有害雜(za)質硫(liu)、磷的含(han)量,鋼(gang)中含(han)鎳量越高,越應該嚴格控制。


   2. 調(diao)整焊(han)縫金(jin)屬的組(zu)織(zhi)


    奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)可(ke)以是(shi)單相的(de)(de)奧氏(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),也可(ke)以是(shi)奧氏(shi)體為主的(de)(de)雙相組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。大(da)量實踐證明,單相奧氏(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng),對熱裂(lie)紋的(de)(de)敏感性較大(da),而(er)雙相組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng),則具有良好(hao)的(de)(de)抗裂(lie)性能(neng),如(ru)表(biao)2-2中(zhong)所列出的(de)(de)奧氏(shi)體焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)δ-鐵素體的(de)(de)影響(xiang)。焊(han)(han)接(jie)18-8型不銹(xiu)鋼(gang)時,如(ru)果形(xing)成γ+5%δ的(de)(de)雙相組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),不僅可(ke)以提高抗晶(jing)間腐(fu)蝕能(neng)力(li),而(er)且(qie)又減小了熱裂(lie)敏感性。焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)的(de)(de)δ相,可(ke)以細化晶(jing)粒(li),消除單相奧氏(shi)體的(de)(de)方向性,減少有害雜質(zhi)在晶(jing)界的(de)(de)偏析,而(er)且(qie)δ相能(neng)解較多的(de)(de)硫、磷,并能(neng)降低界面能(neng),阻止(zhi)晶(jing)間液膜的(de)(de)形(xing)成,從(cong)而(er)有利于提高焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)抗熱裂(lie)紋能(neng)力(li)。


表 2.jpg


  3. 調整(zheng)焊縫金屬合金成分(fen)


   當在焊(han)縫(feng)(feng)中(zhong)不(bu)允(yun)許有雙相組(zu)織(zhi)時,如表(biao)2-2中(zhong)“不(bu)希望(wang)有δ-鐵素(su)體(ti)的理(li)由”所列出(chu)的各項(xiang),就必(bi)須對焊(han)縫(feng)(feng)金屬進行(xing)合理(li)的合金化(hua)。如在單相穩定奧氏體(ti)鋼中(zhong)適當增加(jia)錳、碳、氮的含量(liang)(liang)可以提高焊(han)縫(feng)(feng)的抗(kang)裂(lie)性(xing)能。此外,加(jia)入(ru)少量(liang)(liang)的鈰(shi)、鋯、鉭等微量(liang)(liang)元素(su),可以細化(hua)焊(han)縫(feng)(feng)組(zu)織(zhi)、凈(jing)化(hua)晶(jing)界,也(ye)可減(jian)少焊(han)縫(feng)(feng)的熱裂(lie)紋敏感性(xing)。


  4. 工(gong)藝措施(shi)


 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(bu)銹鋼(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、奧(ao)氏體鋼焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的脆化


 奧氏體鋼用(yong)途(tu)頗(po)廣,可在耐(nai)(nai)熱(re)、耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)、低(di)溫(wen)等(deng)各(ge)種條(tiao)件(jian)下使用(yong)。不(bu)同的(de)工作條(tiao)件(jian),對(dui)焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)性(xing)(xing)能要(yao)(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)也(ye)不(bu)同。耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)鋼通常(chang)是(shi)(shi)(shi)在室溫(wen)或350℃以(yi)下工作,主(zhu)要(yao)(yao)(yao)(yao)要(yao)(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing),對(dui)機械性(xing)(xing)能無特殊要(yao)(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)。用(yong)于高溫(wen)條(tiao)件(jian)的(de)熱(re)強(qiang)鋼,如(ru)是(shi)(shi)(shi)短時工作,則要(yao)(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)保(bao)證接(jie)(jie)(jie)頭與母材等(deng)強(qiang)度;而長(chang)期工作(10年以(yi)上(shang))時,則保(bao)證焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)塑性(xing)(xing),防(fang)止(zhi)高溫(wen)脆化(hua)是(shi)(shi)(shi)關(guan)鍵。對(dui)于低(di)溫(wen)工作的(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼,則主(zhu)要(yao)(yao)(yao)(yao)要(yao)(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)良好的(de)低(di)溫(wen)韌性(xing)(xing),防(fang)止(zhi)焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭發生低(di)溫(wen)脆斷(duan)。從不(bu)同的(de)工作條(tiao)件(jian)下對(dui)接(jie)(jie)(jie)頭性(xing)(xing)能的(de)要(yao)(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)來看(kan),奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)低(di)溫(wen)脆化(hua)和高溫(wen)脆化(hua)是(shi)(shi)(shi)值得注(zhu)意的(de)問題(ti)。


  當(dang)18-8型(xing)鋼焊(han)縫為(wei)雙(shuang)相(xiang)組(zu)織時,其拉伸強(qiang)度(du)、屈服(fu)強(qiang)度(du)與塑性略低(di)(di)于母(mu)材,但(dan)韌(ren)性比母(mu)材低(di)(di)得多,因而難以保證低(di)(di)溫條件下對焊(han)接接頭韌(ren)性的要求(qiu)。為(wei)了保證18-8型(xing)鋼焊(han)縫具有良好的低(di)(di)溫韌(ren)性,應使焊(han)縫為(wei)單相(xiang)奧(ao)氏體(ti)組(zu)織。


 奧氏體焊(han)(han)(han)縫中含有較(jiao)多的(de)鐵素(su)體化(hua)(hua)元素(su)或有較(jiao)多的(de)δ相時,高溫條件下(xia),由于δ→σ轉變(bian),引起σ相脆化(hua)(hua),焊(han)(han)(han)縫的(de)塑性(xing)和(he)韌性(xing)均顯著下(xia)降。因此,為了保證必(bi)要的(de)塑性(xing)和(he)韌性(xing),焊(han)(han)(han)縫中的(de)δ相應小(xiao)于5%。


  單(dan)相(xiang)(xiang)的奧(ao)氏體焊縫也可能(neng)出現σ相(xiang)(xiang),這與(yu)合金系(xi)統有關。如(ru)310S不銹鋼(gang)焊縫中(zhong)鉻與(yu)硅含量偏上限(xian),而碳(tan)、鎳含量偏下限(xian)時(shi),就容(rong)易沿(yan)晶(jing)界析(xi)出σ相(xiang)(xiang),這比晶(jing)內析(xi)出σ相(xiang)(xiang),對(dui)焊接(jie)接(jie)頭脆化影響更(geng)為嚴重。


  為(wei)了避免出現 σ脆性(xing)相,應盡量限制焊(han)縫中的(de)δ相數量,考(kao)慮焊(han)縫的(de)合金(jin)化(hua)時(shi),適當(dang)減少鐵素體(ti)形(xing)成元(yuan)素;多層(ceng)焊(han)時(shi)采用較小的(de)線能量,以減小熔池體(ti)積,提高冷卻速度,縮短高溫停留時(shi)間。對于已(yi)經(jing)出現σ相的(de)焊(han)縫,可(ke)將焊(han)接接頭加熱至1050℃~1100℃,保(bao)溫1小時(shi)后水冷,進行固溶處(chu)理(li),此時(shi)絕(jue)大部分 σ 相可(ke)重新(xin)溶入奧氏(shi)體(ti)中,性(xing)能即可(ke)恢復。


五、焊(han)接變形較(jiao)大


 因(yin)為(wei)奧氏(shi)體不銹鋼導(dao)熱性(xing)能差,膨脹系數大,焊接變形較大,特別是薄(bo)板(ban)。因(yin)此,焊接時應適當采取(qu)防(fang)形的措施,如夾具等。