9%Ni鋼以其(qi)優(you)異的低(di)溫(wen)(wen)韌(ren)性被認為是(shi)制(zhi)造低(di)溫(wen)(wen)壓力容(rong)器的優(you)良材(cai)料。焊接(jie)(jie)9%Ni鋼時(shi)可能遇到(dao)的問題主要是(shi)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的低(di)溫(wen)(wen)韌(ren)性、熱裂(lie)紋、冷裂(lie)紋、電弧磁偏吹和熔合不良等。這(zhe)些問題與焊接(jie)(jie)方法、焊接(jie)(jie)材(cai)料和焊接(jie)(jie)工藝(yi)有很大(da)關系(xi)。
1. 焊接接頭的低溫韌性(xing)問題
焊接接頭的(de)低溫韌性對(dui)9%Ni鋼來說是個(ge)非(fei)常重(zhong)要的(de)問題，
包括焊縫金屬、熔合區(qu)和(he)熱影(ying)響區(qu)三(san)個區(qu)域，都可能發生韌性惡化。
①. 焊縫金屬(shu)
焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)低(di)溫韌(ren)性(xing)(xing)與(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)有關。用與(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)成分相(xiang)同的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)時，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)很(hen)差，主要是因為焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)含氧量太高(gao)。如果硅含量也較高(gao)，其韌(ren)性(xing)(xing)降低(di)更大(da)。所以，只(zhi)有在(zai)TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時才采(cai)(cai)用同質焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)。9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)主要采(cai)(cai)用Ni基、Fe-Ni基和(he)Ni-Cr奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等三種類型。Ni基和(he)Fe-Ni基焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)低(di)溫性(xing)(xing)能良好，線(xian)(xian)脹系(xi)數與(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)相(xiang)近(jin)，但成本(ben)高(gao)，強度偏低(di)。Ni13-Cr16奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)型焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)強度稍(shao)高(gao)，但低(di)溫韌(ren)性(xing)(xing)較差，線(xian)(xian)脹系(xi)數與(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)相(xiang)差較大(da)，而且易在(zai)熔合區出現(xian)脆硬組織。用同質焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)焊(han)(han)(han)(han)9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)時，其韌(ren)性(xing)(xing)與(yu)(yu)母(mu)材(cai)(cai)相(xiang)近(jin)。
②. 熔合區
熔合(he)(he)區(qu)的(de)(de)(de)低溫韌性(xing)主要(yao)與出現脆性(xing)組(zu)織有(you)關。當采用Ni13-Cr16型奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接9%Ni鋼(gang)時(shi)熔合(he)(he)區(qu)既非奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，也(ye)非9%Ni鋼(gang)化學(xue)成(cheng)(cheng)分。9%Ni鋼(gang)和奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)都具有(you)良好的(de)(de)(de)韌性(xing)，但這時(shi)熔合(he)(he)區(qu)中的(de)(de)(de)Cr、Mn等元素(su)的(de)(de)(de)含量(liang)都比(bi)9%Ni鋼(gang)高，碳也(ye)在熔合(he)(he)區(qu)偏聚，其硬(ying)度為363~380HV,明顯高于焊(han)(han)縫金屬（207HV)和熱影響區(qu)（308~332HV).熔合(he)(he)區(qu)的(de)(de)(de)硬(ying)度偏高的(de)(de)(de)位(wei)置是在焊(han)(han)縫邊界(jie)上的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)完(wan)全混合(he)(he)區(qu)。該(gai)區(qu)的(de)(de)(de)硬(ying)脆性(xing)主要(yao)是因為形成(cheng)(cheng)了有(you)板(ban)條馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體和孿晶馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)混合(he)(he)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體所(suo)致。
③. 熱(re)影響(xiang)區
9%Ni鋼(gang)焊接(jie)時在加(jia)熱(re)到(dao)(dao)700~900℃以及1250℃以上的區(qu)域，其韌(ren)性(xing)明顯惡(e)化。而(er)加(jia)熱(re)到(dao)(dao)1050~1250℃時韌(ren)性(xing)有所(suo)回升。在700~900℃區(qu)間加(jia)熱(re)時，由于它是處于鐵素體(ti)－奧氏體(ti)兩(liang)相區(qu)，加(jia)熱(re)時生成部(bu)分高(gao)碳奧氏體(ti)，冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)轉(zhuan)變為(wei)島(dao)狀(zhuang)馬氏體(ti)，因此(ci)很脆。在1050~1250℃區(qu)間加(jia)熱(re)時，由于奧氏體(ti)轉(zhuan)變已完成，得(de)到(dao)(dao)均(jun)勻的奧氏體(ti)，冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)轉(zhuan)變為(wei)低碳馬氏體(ti)，因此(ci)韌(ren)性(xing)較(jiao)高(gao)。而(er)加(jia)熱(re)達1350℃時，晶粒粗(cu)大，又可能出(chu)現上貝氏體(ti)，因而(er)韌(ren)性(xing)較(jiao)差(cha)。而(er)在550~600℃溫度加(jia)熱(re)時，能得(de)到(dao)(dao)較(jiao)多的逆轉(zhuan)奧氏體(ti)，因而(er)韌(ren)性(xing)較(jiao)高(gao)。此(ci)外，冷(leng)(leng)卻(que)速(su)度對低溫韌(ren)性(xing)也有影(ying)響(xiang)。冷(leng)(leng)卻(que)速(su)度越快(kuai)，韌(ren)性(xing)越好。鋼(gang)中磷含量對韌(ren)性(xing)也有影(ying)響(xiang)，當硫為(wei)0.005%時，；磷應(ying)在0.009%以下為(wei)好。
2. 焊(han)接熱裂紋
①. 弧(hu)坑裂紋
用奧氏體型焊(han)條焊(han)接9%Ni鋼時，大多有熱(re)裂(lie)(lie)紋傾向，特別(bie)是打底焊(han)和定位焊(han)中(zhong)。若有夾渣(zha)，夾渣(zha)處也能(neng)產生(sheng)熱(re)裂(lie)(lie)紋。
裂紋傾(qing)(qing)向還與焊(han)接位(wei)置有關(guan)，橫焊(han)和平焊(han)裂紋傾(qing)(qing)向小，而立焊(han)和仰焊(han)裂紋傾(qing)(qing)向大。
用TH17/15TTW焊(han)接時(shi)，由(you)于焊(han)縫中(zhong)Cr/Ni之比值小于1.48,初生相為(wei)γ相，造成硫、磷(lin)的偏析，形成較大的脆性溫度區間而(er)易(yi)(yi)于開(kai)裂。當采用25-20奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)條焊(han)接時(shi)，就(jiu)不(bu)容易(yi)(yi)產生熱裂紋。這(zhe)主要(yao)是(shi)焊(han)縫中(zhong)有(you)害元素硫、硅含量低，有(you)益元素錳(meng)含量高，故熱裂紋傾(qing)向(xiang)小。鎢的加入，一般也認為(wei)有(you)利(li)于減小熱裂紋傾(qing)向(xiang)。
②. 液化(hua)裂紋
液(ye)化(hua)裂紋的產生是由(you)于在9%Ni鋼焊縫(feng)的晶界(jie)上有硫、磷(lin)等(deng)雜質元素的偏析，在后(hou)續焊道的作用下(xia)，晶界(jie)上的低熔(rong)點物質液(ye)化(hua)而形(xing)成(cheng)的。
③. 顯微疏(shu)松
這(zhe)種(zhong)(zhong)缺陷(xian)產生主要在(zai)熔(rong)合(he)區，一般尺寸很(hen)小(xiao)，要放(fang)大100倍以上(shang)才能看清楚。也(ye)有把這(zhe)種(zhong)(zhong)顯微疏(shu)松叫做(zuo)折疊中(zhong)(zhong)顯微裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)謂折疊，是(shi)(shi)焊(han)(han)接中(zhong)(zhong)由于電(dian)弧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪動，把熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)(mu)材(cai)帶入熔(rong)池(chi)(chi)中(zhong)(zhong)，但未(wei)能與(yu)熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)條金屬(shu)(shu)(shu)(shu)混(hun)合(he)，使兩(liang)種(zhong)(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)相間存在(zai)于熔(rong)池(chi)(chi)邊緣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)未(wei)完全(quan)(quan)混(hun)合(he)區。卷(juan)入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)(mu)材(cai)其成分基本上(shang)還是(shi)(shi)9%Ni鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分。因為焊(han)(han)縫金屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金元素比9%Ni鋼高得(de)多，所(suo)以其熔(rong)點也(ye)低于9%Ni鋼。因此陷(xian)入不(bu)完全(quan)(quan)熔(rong)合(he)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫金屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶晚于熔(rong)化(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)(mu)材(cai)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)，被母(mu)(mu)(mu)材(cai)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)所(suo)包圍，似乎(hu)形成了折疊。當陷(xian)入母(mu)(mu)(mu)材(cai)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)所(suo)包圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫金屬(shu)(shu)(shu)(shu)尚未(wei)完全(quan)(quan)結(jie)晶，而且受(shou)到焊(han)(han)接接頭(tou)拘(ju)束應力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)，又沒有液態(tai)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)補(bu)充時，就(jiu)形成了裂紋。要消(xiao)除這(zhe)種(zhong)(zhong)裂紋，根本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法是(shi)(shi)減(jian)少金屬(shu)(shu)(shu)(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有害(hai)雜質硫(liu)、磷等。采用(yong)正確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)收弧技術及運條方式，也(ye)是(shi)(shi)可以避免弧坑產生熱裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
3. 焊接(jie)冷裂紋
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(ci)偏吹
9%Ni鋼易(yi)帶(dai)磁，因此焊(han)接9%Ni鋼時易(yi)發生磁偏吹(chui)。解決方法(fa)：嚴禁用磁鐵；焊(han)件長度方向不(bu)要(yao)南北放，以免與地磁同向；要(yao)盡量(liang)用交流(liu)電源焊(han)接，避免用大電流(liu)的(de)碳弧氣(qi)刨(bao)清根(gen)。
5. 熔合不良
用高Ni焊(han)條(tiao)（如Ni70)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)時，由(you)于其與(yu)母(mu)材熔點相差太大，易造成熔合不良(liang)。這要在(zai)操作(zuo)上改善運條(tiao)方式加以克服(fu)。
