奧氏體不銹鋼是香蕉視頻app破解碼: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。香蕉視頻app破解碼:奧氏體不銹鋼管焊接中的(de)主要問題是(shi)焊接(jie)接(jie)頭熱裂紋和(he)耐蝕性。

 奧氏體不銹鋼管(guan)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的熱裂(lie)(lie)紋(wen)中(zhong)最常見的是結晶（凝固）裂(lie)(lie)紋(wen)、熱影響區（液化）裂(lie)(lie)紋(wen)和高(gao)溫低塑(su)性裂(lie)(lie)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、321不銹鋼、347不銹(xiu)鋼(gang)、316不(bu)銹鋼、310S不銹鋼為序，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)述凝固(gu)裂紋產生(sheng)的(de)原因可知防止凝固(gu)裂紋的(de)措施(shi)之一，即是(shi)要盡可能地減(jian)少母材、焊(han)材中有害元素的(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(yi)方面在某些腐(fu)蝕(shi)環境，即使輕微的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)也可能(neng)引起嚴重(zhong)的(de)(de)問題，例(li)如在尿素、醋酸(suan)等(deng)介質中，焊縫中的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)會發生(sheng)選擇性(xing)(xing)腐(fu)蝕(shi)。純(chun)奧氏體(ti)的(de)(de)焊縫金(jin)(jin)屬，通過(guo)加入Mn、Mo、W、V、Ti可以(yi)改善(shan)其凝(ning)固(gu)裂(lie)(lie)(lie)紋敏感性(xing)(xing)，如尿素級不銹鋼的(de)(de)焊材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)(he)耐硫(liu)酸(suan)、磷酸(suan)，有機酸(suan)抗孔蝕(shi)、應力腐(fu)蝕(shi)用的(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等(deng)焊縫金(jin)(jin)屬雖然并不含(han)有鐵(tie)素體(ti)相，但(dan)因Mn、Mo含(han)量較高，仍具有良好(hao)的(de)(de)抗熱裂(lie)(lie)(lie)性(xing)(xing)能(neng)，焊接(jie)時(shi)不會產生(sheng)凝(ning)固(gu)裂(lie)(lie)(lie)紋。Mn在焊縫金(jin)(jin)屬中可與S結合生(sheng)成高熔點(dian)的(de)(de)MnS從而防止(zhi)(zhi)S的(de)(de)偏析和(he)(he)產生(sheng)低(di)熔點(dian)共晶(jing)，而Mo、W可提高熔池的(de)(de)結晶(jing)溫度，縮小(xiao)(xiao)結晶(jing)溫度范圍，V、Ti可以(yi)縮小(xiao)(xiao)脆性(xing)(xing)溫度區間BTR(表2-1)。因此均對(dui)防止(zhi)(zhi)凝(ning)固(gu)裂(lie)(lie)(lie)紋起良好(hao)作用。

2. 熱影響區（液(ye)化）裂紋(wen)

 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(lie)紋(wen)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)原因相同(tong)(tong)，是由(you)于母材(cai)中(zhong)奧氏(shi)體(ti)晶界殘(can)(can)存(cun)著比基(ji)體(ti)熔(rong)(rong)點低的(de)(de)(de)(de)低熔(rong)(rong)點共(gong)晶薄(bo)膜，在(zai)(zai)(zai)焊接(jie)電弧加熱(re)(re)(re)中(zhong)發(fa)生(sheng)熔(rong)(rong)化，并(bing)在(zai)(zai)(zai)隨后冷卻中(zhong)受收(shou)縮拉應力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)而(er)發(fa)生(sheng)開(kai)裂(lie)。圖2-3是含(han)硼304鋼熱(re)(re)(re)影響區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)液(ye)化裂(lie)紋(wen)。在(zai)(zai)(zai)多層（多道）焊縫中(zhong)也會遇到液(ye)化裂(lie)紋(wen)，這種情(qing)況往往是先焊的(de)(de)(de)(de)焊道中(zhong)鐵素體(ti)含(han)量少或無(wu)鐵素體(ti)而(er)存(cun)在(zai)(zai)(zai)低熔(rong)(rong)點共(gong)晶薄(bo)膜，在(zai)(zai)(zai)隨后的(de)(de)(de)(de)焊道的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)影響下發(fa)生(sheng)開(kai)裂(lie)。同(tong)(tong)樣防止(zhi)(zhi)熱(re)(re)(re)影響區(qu)(qu)液(ye)化裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要對策是盡可(ke)能減少可(ke)生(sheng)成(cheng)低熔(rong)(rong)點共(gong)晶的(de)(de)(de)(de)有害元素和(he)偏析(xi)程(cheng)度(du)。因此在(zai)(zai)(zai)選用(yong)鋼材(cai)和(he)焊材(cai)時，特別要注(zhu)意有害元素的(de)(de)(de)(de)含(han)，焊接(jie)時應采用(yong)小的(de)(de)(de)(de)線能量的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)工藝和(he)規(gui)范，防止(zhi)(zhi)熱(re)(re)(re)影響區(qu)(qu)過熱(re)(re)(re)，以及注(zhu)意接(jie)頭設計和(he)焊接(jie)程(cheng)序，盡可(ke)能減少焊接(jie)殘(can)(can)余應力(li)(li)。

3. 高溫低塑性裂紋

  這(zhe)種裂(lie)(lie)紋(wen)多數發生(sheng)(sheng)在單相(xiang)(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)及合金的(de)熱影響區或(huo)多層焊(han)縫中先一(yi)層（道(dao)）焊(han)縫上，其(qi)(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍(wei)(wei)相(xiang)(xiang)當于(yu)再(zai)結晶溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，因此高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)產(chan)生(sheng)(sheng)在溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)比(bi)液化裂(lie)(lie)紋(wen)更(geng)低(di)(di)(di)的(de)熱影響區。對于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)，在低(di)(di)(di)于(yu)固相(xiang)(xiang)線(xian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)以下的(de)加(jia)熱過(guo)程和冷(leng)卻過(guo)程，其(qi)(qi)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)變化是不同(tong)的(de)（見圖2-4).在加(jia)熱過(guo)程中，起初隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升高，塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)（ψ值(zhi)）略有(you)增加(jia)，在達到(dao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)t3時(shi)(shi)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)開始(shi)降(jiang)低(di)(di)(di)。到(dao)達tnp時(shi)(shi)降(jiang)至零(ling)。在冷(leng)卻過(guo)程中，塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)開始(shi)恢復，當溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降(jiang)至t3時(shi)(shi)已(yi)接近原來加(jia)熱時(shi)(shi)的(de)水平。但在t2~t1溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍(wei)(wei)出(chu)現(xian)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)(di)。此時(shi)(shi)如(ru)果存在較(jiao)(jiao)大的(de)收縮應(ying)變，就會(hui)引起裂(lie)(lie)紋(wen)。表2-1中DTR是用可(ke)調拘束裂(lie)(lie)紋(wen)試驗(yan)測(ce)出(chu)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)產(chan)生(sheng)(sheng)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。從表2-1的(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)開始(shi)和終了溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)及其(qi)(qi)范(fan)圍(wei)(wei)可(ke)知，310、316鋼(gang)(gang)分別在1200~840℃和1180~1050℃產(chan)生(sheng)(sheng)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)，其(qi)(qi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍(wei)(wei)相(xiang)(xiang)應(ying)為350℃和130℃.而347、321、304三種鋼(gang)(gang)，既未發現(xian)裂(lie)(lie)紋(wen)也(ye)沒有(you)測(ce)出(chu)產(chan)生(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，表明穩定型奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)較(jiao)(jiao)大的(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)傾向。而亞穩奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)小(xiao)，一(yi)般焊(han)接過(guo)程中不會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)這(zhe)種裂(lie)(lie)紋(wen)。

  奧氏體鋼(gang)及合(he)金(jin)冷卻過程中出(chu)現塑性(xing)降低(di)(di)和(he)產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂紋(wen)的(de)機(ji)制相當(dang)復雜，簡(jian)單說與(yu)熱(re)影(ying)響區在(zai)“再(zai)(zai)結晶溫(wen)(wen)度”二次晶界的(de)形(xing)成(cheng)有(you)(you)關。二次晶界又與(yu)金(jin)屬(shu)在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下點陣缺陷（空位(wei)、位(wei)錯(cuo)）的(de)運(yun)動(dong)和(he)晶界遷移等擴散(san)行為(wei)有(you)(you)關。因此凡是(shi)能提(ti)高(gao)“再(zai)(zai)結晶溫(wen)(wen)度”和(he)增(zeng)加擴散(san)激(ji)活能的(de)因素(su)都可(ke)以阻礙二次晶界的(de)形(xing)成(cheng)，從而降低(di)(di)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂紋(wen)的(de)敏感性(xing)。焊(han)(han)縫中的(de)鐵素(su)體可(ke)以有(you)(you)效阻止(zhi)位(wei)錯(cuo)運(yun)動(dong)，使多層(ceng)焊(han)(han)縫防止(zhi)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂紋(wen)。合(he)金(jin)元(yuan)素(su)Mo、W、Ta、Ti等可(ke)有(you)(you)效地(di)增(zeng)加多邊(bian)化(hua)激(ji)活能，提(ti)高(gao)再(zai)(zai)結晶溫(wen)(wen)度，在(zai)鋼(gang)和(he)焊(han)(han)縫中添加這些元(yuan)素(su)，都有(you)(you)利于防止(zhi)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂紋(wen)。

  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。