奧氏體不銹鋼是香蕉視頻app免費下載: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免費下載:奧氏體不銹鋼管焊接中的主要(yao)問題是焊接接頭熱裂紋和耐蝕性(xing)。
奧氏體不銹鋼管焊接(jie)接(jie)頭的熱裂(lie)紋中最(zui)常(chang)見的是結晶（凝固）裂(lie)紋、熱影響區（液化）裂(lie)紋和高(gao)溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋。
1. 焊(han)縫(feng)凝固裂紋(wen)
在奧氏體不銹鋼管(guan)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不銹鋼(gang)、316不銹鋼、310S不(bu)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。
由上述凝固裂(lie)紋(wen)產生(sheng)的原因(yin)可(ke)知防止(zhi)凝固裂(lie)紋(wen)的措施之一，即(ji)是要(yao)盡可(ke)能地減少母(mu)材(cai)、焊材(cai)中有害元素的含量。
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(ling)一方面(mian)在某些腐(fu)蝕環境，即(ji)使輕微(wei)的(de)鐵素體也可能(neng)引(yin)起嚴重的(de)問(wen)題，例如在尿素、醋酸等介質(zhi)中，焊縫中的(de)鐵素體會(hui)(hui)發生(sheng)選擇(ze)性腐(fu)蝕。純(chun)奧氏體的(de)焊縫金(jin)屬，通(tong)過加(jia)入(ru)Mn、Mo、W、V、Ti可以改(gai)善其凝(ning)固裂(lie)紋(wen)敏感(gan)性，如尿素級不銹鋼(gang)的(de)焊材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼(gang)和耐硫酸、磷酸，有機酸抗孔蝕、應力腐(fu)蝕用(yong)的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊縫金(jin)屬雖然并(bing)不含有鐵素體相，但因(yin)(yin)Mn、Mo含量較高(gao)，仍具有良好的(de)抗熱裂(lie)性能(neng)，焊接時(shi)不會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)凝(ning)固裂(lie)紋(wen)。Mn在焊縫金(jin)屬中可與S結(jie)(jie)合生(sheng)成高(gao)熔(rong)點(dian)(dian)的(de)MnS從而防止S的(de)偏析和產(chan)生(sheng)低熔(rong)點(dian)(dian)共晶(jing)，而Mo、W可提高(gao)熔(rong)池(chi)的(de)結(jie)(jie)晶(jing)溫(wen)度(du)，縮小(xiao)結(jie)(jie)晶(jing)溫(wen)度(du)范(fan)圍，V、Ti可以縮小(xiao)脆性溫(wen)度(du)區間(jian)BTR(表2-1)。因(yin)(yin)此均對防止凝(ning)固裂(lie)紋(wen)起良好作用(yong)。
2. 熱影響區(qu)（液化）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)紋形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)原因相同，是(shi)(shi)(shi)由于母材(cai)中(zhong)奧氏體晶界殘(can)存著比基體熔點(dian)(dian)(dian)低的(de)(de)(de)(de)(de)低熔點(dian)(dian)(dian)共(gong)晶薄膜(mo)，在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)電弧加熱(re)中(zhong)發(fa)生熔化，并在(zai)(zai)隨(sui)后冷卻中(zhong)受收縮拉應(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)作用而(er)發(fa)生開裂(lie)。圖2-3是(shi)(shi)(shi)含硼304鋼熱(re)影(ying)響(xiang)區的(de)(de)(de)(de)(de)液化裂(lie)紋。在(zai)(zai)多(duo)層（多(duo)道）焊(han)(han)縫中(zhong)也(ye)會遇到(dao)液化裂(lie)紋，這種情況往(wang)往(wang)是(shi)(shi)(shi)先焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)道中(zhong)鐵(tie)素體含量少或無鐵(tie)素體而(er)存在(zai)(zai)低熔點(dian)(dian)(dian)共(gong)晶薄膜(mo)，在(zai)(zai)隨(sui)后的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)道的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)影(ying)響(xiang)下發(fa)生開裂(lie)。同樣防止(zhi)熱(re)影(ying)響(xiang)區液化裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)對策是(shi)(shi)(shi)盡(jin)可能(neng)減(jian)少可生成低熔點(dian)(dian)(dian)共(gong)晶的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)害元(yuan)素和偏(pian)析程度。因此在(zai)(zai)選用鋼材(cai)和焊(han)(han)材(cai)時(shi)，特別(bie)要(yao)注意有(you)害元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)含，焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)應(ying)采用小的(de)(de)(de)(de)(de)線能(neng)量的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝和規(gui)范(fan)，防止(zhi)熱(re)影(ying)響(xiang)區過(guo)熱(re)，以及(ji)注意接(jie)(jie)頭設計和焊(han)(han)接(jie)(jie)程序，盡(jin)可能(neng)減(jian)少焊(han)(han)接(jie)(jie)殘(can)余應(ying)力。
3. 高溫低(di)塑(su)性裂紋
這種裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)多數發生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)單相(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)及合(he)金的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)影響區(qu)或多層(ceng)(ceng)焊縫中(zhong)(zhong)先一層(ceng)(ceng)（道）焊縫上，其(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)相(xiang)當于(yu)(yu)再結晶溫(wen)度(du)(du)(du)，因此高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)產(chan)生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)溫(wen)度(du)(du)(du)比液化裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)更低(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)影響區(qu)。對(dui)于(yu)(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)，在(zai)(zai)低(di)(di)(di)于(yu)(yu)固相(xiang)線溫(wen)度(du)(du)(du)以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)加熱(re)(re)過(guo)(guo)程(cheng)和冷卻過(guo)(guo)程(cheng)，其(qi)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)變化是不同的(de)(de)(de)(de)（見圖2-4).在(zai)(zai)加熱(re)(re)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，起(qi)初隨溫(wen)度(du)(du)(du)升高(gao)(gao)(gao)(gao)，塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)（ψ值(zhi)）略有增加，在(zai)(zai)達(da)到溫(wen)度(du)(du)(du)t3時(shi)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始(shi)(shi)降低(di)(di)(di)。到達(da)tnp時(shi)降至零。在(zai)(zai)冷卻過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始(shi)(shi)恢(hui)復，當溫(wen)度(du)(du)(du)降至t3時(shi)已接(jie)近原(yuan)來加熱(re)(re)時(shi)的(de)(de)(de)(de)水(shui)平(ping)。但在(zai)(zai)t2~t1溫(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)出現(xian)(xian)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)降低(di)(di)(di)。此時(shi)如果(guo)存在(zai)(zai)較大的(de)(de)(de)(de)收縮(suo)應變，就會引起(qi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。表2-1中(zhong)(zhong)DTR是用可調拘束裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)試驗測出的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)產(chan)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)。從表2-1的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)開(kai)始(shi)(shi)和終了溫(wen)度(du)(du)(du)及其(qi)范圍(wei)可知(zhi)，310、316鋼(gang)(gang)分別在(zai)(zai)1200~840℃和1180~1050℃產(chan)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)，其(qi)溫(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)相(xiang)應為350℃和130℃.而347、321、304三種鋼(gang)(gang)，既未(wei)發現(xian)(xian)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)也沒有測出產(chan)生(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)DTR溫(wen)度(du)(du)(du)，表明穩(wen)(wen)定型奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)具(ju)有較大的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)傾(qing)向。而亞穩(wen)(wen)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)較小，一般焊接(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)不會產(chan)生(sheng)(sheng)這種裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。
奧氏體鋼(gang)及合金冷(leng)卻過程中(zhong)出現塑性(xing)降(jiang)低和(he)(he)產生高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)機制(zhi)相當復(fu)雜，簡單說(shuo)與(yu)熱(re)影響區在“再(zai)結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)”二次(ci)晶(jing)界的(de)形(xing)成有(you)(you)關。二次(ci)晶(jing)界又與(yu)金屬在高(gao)溫(wen)(wen)(wen)下點陣缺陷（空(kong)位(wei)、位(wei)錯）的(de)運(yun)動(dong)和(he)(he)晶(jing)界遷移等擴散行為有(you)(you)關。因此(ci)凡是能(neng)提高(gao)“再(zai)結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)”和(he)(he)增加擴散激活(huo)能(neng)的(de)因素都可(ke)以阻礙二次(ci)晶(jing)界的(de)形(xing)成，從而降(jiang)低高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)敏感性(xing)。焊縫中(zhong)的(de)鐵素體可(ke)以有(you)(you)效阻止(zhi)位(wei)錯運(yun)動(dong)，使(shi)多(duo)層焊縫防(fang)止(zhi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。合金元素Mo、W、Ta、Ti等可(ke)有(you)(you)效地增加多(duo)邊化激活(huo)能(neng)，提高(gao)再(zai)結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)，在鋼(gang)和(he)(he)焊縫中(zhong)添(tian)加這些元素，都有(you)(you)利于防(fang)止(zhi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低塑性(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(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。
