奧氏體不銹鋼是高清下載香蕉視頻app蘋果: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。高清下載香蕉視頻app蘋果:奧氏體不銹鋼管焊接中(zhong)的(de)主要問題是焊接接頭(tou)熱裂(lie)紋和耐(nai)蝕性。

 奧氏體不銹鋼管焊(han)接接頭的熱裂(lie)紋中最(zui)常見的是(shi)結晶（凝固）裂(lie)紋、熱影響區（液化(hua)）裂(lie)紋和高溫低(di)塑性裂(lie)紋。

1. 焊縫凝固(gu)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(gang)、321不銹鋼、347不銹鋼、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。

 由上述凝固(gu)裂(lie)紋(wen)產生(sheng)的(de)原因可知防止凝固(gu)裂(lie)紋(wen)的(de)措施之一(yi)，即(ji)是要盡可能地(di)減少母材(cai)、焊材(cai)中有害元素(su)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。

 另一方面在(zai)某(mou)些腐(fu)(fu)蝕環境，即使輕微的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體也(ye)可(ke)能(neng)引起(qi)(qi)嚴重的(de)(de)(de)問題，例如在(zai)尿(niao)素(su)(su)(su)、醋(cu)酸等(deng)介質中，焊(han)縫(feng)中的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體會發生選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)(xing)腐(fu)(fu)蝕。純奧氏體的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金屬，通過加入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)以改善(shan)其凝(ning)固(gu)(gu)裂(lie)紋(wen)敏感性(xing)(xing)(xing)，如尿(niao)素(su)(su)(su)級不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)耐(nai)硫酸、磷酸，有機酸抗孔蝕、應力腐(fu)(fu)蝕用(yong)的(de)(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等(deng)焊(han)縫(feng)金屬雖然并不(bu)含有鐵(tie)素(su)(su)(su)體相，但(dan)因Mn、Mo含量較高，仍具有良好的(de)(de)(de)抗熱裂(lie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)，焊(han)接時(shi)不(bu)會產生凝(ning)固(gu)(gu)裂(lie)紋(wen)。Mn在(zai)焊(han)縫(feng)金屬中可(ke)與S結合(he)生成高熔(rong)點(dian)的(de)(de)(de)MnS從而防止(zhi)S的(de)(de)(de)偏析(xi)和(he)產生低熔(rong)點(dian)共晶，而Mo、W可(ke)提高熔(rong)池的(de)(de)(de)結晶溫(wen)度(du)，縮(suo)小(xiao)結晶溫(wen)度(du)范圍，V、Ti可(ke)以縮(suo)小(xiao)脆性(xing)(xing)(xing)溫(wen)度(du)區間BTR(表2-1)。因此(ci)均對防止(zhi)凝(ning)固(gu)(gu)裂(lie)紋(wen)起(qi)(qi)良好作用(yong)。

2. 熱影響(xiang)區（液化）裂紋(wen)

 奧氏體不銹鋼管(guan)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)(lie)紋形成的(de)(de)(de)原因相同(tong)，是由(you)于母(mu)材(cai)中奧氏體(ti)(ti)晶(jing)(jing)界殘存(cun)著比基體(ti)(ti)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)低(di)(di)的(de)(de)(de)低(di)(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)共晶(jing)(jing)薄膜，在(zai)焊(han)接(jie)電弧加熱中發(fa)生熔(rong)(rong)化，并在(zai)隨(sui)后冷(leng)卻中受收(shou)縮拉應力(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)而發(fa)生開裂(lie)(lie)。圖2-3是含硼304鋼熱影響(xiang)區的(de)(de)(de)液(ye)化裂(lie)(lie)紋。在(zai)多層（多道(dao)）焊(han)縫中也會(hui)遇到液(ye)化裂(lie)(lie)紋，這種(zhong)情況(kuang)往往是先(xian)焊(han)的(de)(de)(de)焊(han)道(dao)中鐵素(su)體(ti)(ti)含量(liang)少(shao)或無鐵素(su)體(ti)(ti)而存(cun)在(zai)低(di)(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)共晶(jing)(jing)薄膜，在(zai)隨(sui)后的(de)(de)(de)焊(han)道(dao)的(de)(de)(de)熱影響(xiang)下發(fa)生開裂(lie)(lie)。同(tong)樣(yang)防(fang)止熱影響(xiang)區液(ye)化裂(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)主要(yao)對策是盡可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)可(ke)生成低(di)(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)共晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)有(you)害元(yuan)素(su)和(he)偏析程(cheng)度。因此在(zai)選(xuan)用(yong)(yong)鋼材(cai)和(he)焊(han)材(cai)時，特(te)別要(yao)注意有(you)害元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)含，焊(han)接(jie)時應采用(yong)(yong)小的(de)(de)(de)線(xian)能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)工藝和(he)規范，防(fang)止熱影響(xiang)區過(guo)熱，以及(ji)注意接(jie)頭設計和(he)焊(han)接(jie)程(cheng)序(xu)，盡可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)焊(han)接(jie)殘余應力(li)。

3. 高溫低塑性裂紋

  這(zhe)種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)多數發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)(zai)單相奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)及(ji)合(he)金的(de)(de)熱(re)(re)影響區或(huo)多層焊縫中先一(yi)層（道）焊縫上，其產(chan)生(sheng)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)范圍(wei)相當于再結晶(jing)溫(wen)(wen)度(du)(du)，因此高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)產(chan)生(sheng)在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)比液(ye)化裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)更低(di)(di)的(de)(de)熱(re)(re)影響區。對于奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)，在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)于固相線(xian)溫(wen)(wen)度(du)(du)以下的(de)(de)加(jia)熱(re)(re)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)和(he)(he)冷卻(que)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，其塑(su)(su)性(xing)(xing)變(bian)化是不同的(de)(de)（見圖2-4).在(zai)(zai)(zai)加(jia)熱(re)(re)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中，起初隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)（ψ值(zhi)）略有增加(jia)，在(zai)(zai)(zai)達到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)t3時(shi)塑(su)(su)性(xing)(xing)開始(shi)降(jiang)(jiang)低(di)(di)。到(dao)達tnp時(shi)降(jiang)(jiang)至零(ling)。在(zai)(zai)(zai)冷卻(que)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中，塑(su)(su)性(xing)(xing)開始(shi)恢(hui)復，當溫(wen)(wen)度(du)(du)降(jiang)(jiang)至t3時(shi)已接近原來(lai)加(jia)熱(re)(re)時(shi)的(de)(de)水平(ping)。但在(zai)(zai)(zai)t2~t1溫(wen)(wen)度(du)(du)范圍(wei)出現(xian)塑(su)(su)性(xing)(xing)降(jiang)(jiang)低(di)(di)。此時(shi)如果存在(zai)(zai)(zai)較(jiao)大的(de)(de)收(shou)縮(suo)應變(bian)，就會引起裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。表2-1中DTR是用可調拘束(shu)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)試(shi)驗測出的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)。從(cong)表2-1的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)開始(shi)和(he)(he)終了溫(wen)(wen)度(du)(du)及(ji)其范圍(wei)可知，310、316鋼(gang)分(fen)別在(zai)(zai)(zai)1200~840℃和(he)(he)1180~1050℃產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)，其溫(wen)(wen)度(du)(du)范圍(wei)相應為350℃和(he)(he)130℃.而347、321、304三種(zhong)鋼(gang)，既未發(fa)現(xian)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)也(ye)沒有測出產(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)DTR溫(wen)(wen)度(du)(du)，表明(ming)穩定型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)具(ju)有較(jiao)大的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)傾向(xiang)。而亞穩奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)的(de)(de)敏感性(xing)(xing)較(jiao)小(xiao)，一(yi)般焊接過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中不會產(chan)生(sheng)這(zhe)種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。

  奧(ao)氏體鋼及合金(jin)冷卻過程中出現塑(su)(su)性(xing)降(jiang)低和(he)產(chan)生高(gao)(gao)溫低塑(su)(su)性(xing)裂(lie)紋的(de)(de)機(ji)制相當復雜，簡單(dan)說與(yu)熱(re)影(ying)響區(qu)在“再(zai)結晶(jing)溫度”二(er)次晶(jing)界(jie)的(de)(de)形成有關。二(er)次晶(jing)界(jie)又與(yu)金(jin)屬(shu)在高(gao)(gao)溫下點陣缺(que)陷（空(kong)位、位錯）的(de)(de)運動(dong)和(he)晶(jing)界(jie)遷移等擴散(san)行為有關。因此凡(fan)是(shi)能提(ti)高(gao)(gao)“再(zai)結晶(jing)溫度”和(he)增加(jia)(jia)擴散(san)激活能的(de)(de)因素都可以(yi)阻礙二(er)次晶(jing)界(jie)的(de)(de)形成，從(cong)而降(jiang)低高(gao)(gao)溫低塑(su)(su)性(xing)裂(lie)紋的(de)(de)敏感性(xing)。焊縫(feng)(feng)中的(de)(de)鐵素體可以(yi)有效阻止(zhi)位錯運動(dong)，使多層(ceng)焊縫(feng)(feng)防止(zhi)高(gao)(gao)溫低塑(su)(su)性(xing)裂(lie)紋。合金(jin)元素Mo、W、Ta、Ti等可有效地增加(jia)(jia)多邊化激活能，提(ti)高(gao)(gao)再(zai)結晶(jing)溫度，在鋼和(he)焊縫(feng)(feng)中添加(jia)(jia)這些元素，都有利于防止(zhi)高(gao)(gao)溫低塑(su)(su)性(xing)裂(lie)紋。

  奧氏體不銹鋼管(guan)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(guan)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(guan)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。