9%Ni鋼以其優異的(de)低(di)(di)溫韌(ren)性被認為是(shi)制造低(di)(di)溫壓力容器的(de)優良材料。焊(han)接(jie)9%Ni鋼時可能遇到的(de)問題(ti)主要是(shi)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)低(di)(di)溫韌(ren)性、熱裂紋、冷裂紋、電弧磁偏(pian)吹(chui)和熔合不良等。這些(xie)問題(ti)與焊(han)接(jie)方法、焊(han)接(jie)材料和焊(han)接(jie)工藝有很大關系。
1. 焊接接頭的低溫韌性(xing)問(wen)題
焊(han)接接頭(tou)的低溫韌性對9%Ni鋼來(lai)說是(shi)個(ge)非常重要的問題，
包括(kuo)焊(han)縫金(jin)屬、熔(rong)合(he)區和熱影響區三(san)個區域，都可(ke)能發生韌性(xing)惡化。
①. 焊縫(feng)金屬(shu)
焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的低(di)(di)溫(wen)韌(ren)性與焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料有關。用(yong)與母材(cai)(cai)(cai)(cai)成分相(xiang)(xiang)同(tong)的材(cai)(cai)(cai)(cai)料時，焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的韌(ren)性很(hen)差，主要是因(yin)為焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的含氧量(liang)太(tai)高(gao)。如(ru)果硅含量(liang)也(ye)較(jiao)(jiao)高(gao)，其(qi)韌(ren)性降低(di)(di)更大。所以，只有在TIG焊(han)(han)接(jie)(jie)時才采用(yong)同(tong)質焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料。9%Ni鋼(gang)的焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料主要采用(yong)Ni基、Fe-Ni基和(he)Ni-Cr奧氏體不銹鋼(gang)等三種類(lei)型(xing)。Ni基和(he)Fe-Ni基焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料的低(di)(di)溫(wen)性能(neng)良好，線脹系數(shu)與母材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)近，但成本高(gao)，強(qiang)度(du)偏低(di)(di)。Ni13-Cr16奧氏體不銹鋼(gang)型(xing)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料的強(qiang)度(du)稍高(gao)，但低(di)(di)溫(wen)韌(ren)性較(jiao)(jiao)差，線脹系數(shu)與母材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)差較(jiao)(jiao)大，而且易在熔合區出現脆(cui)硬組織(zhi)。用(yong)同(tong)質焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料焊(han)(han)9%Ni鋼(gang)時，其(qi)韌(ren)性與母材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)近。
②. 熔合區
熔(rong)(rong)合(he)區(qu)的(de)低(di)溫韌性主(zhu)要與出現脆(cui)性組織有關。當采用Ni13-Cr16型(xing)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊接9%Ni鋼(gang)時(shi)熔(rong)(rong)合(he)區(qu)既(ji)非奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)，也非9%Ni鋼(gang)化學成(cheng)(cheng)分。9%Ni鋼(gang)和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)都(dou)具有良好的(de)韌性，但這(zhe)時(shi)熔(rong)(rong)合(he)區(qu)中的(de)Cr、Mn等元(yuan)素的(de)含量都(dou)比9%Ni鋼(gang)高(gao)(gao)(gao)，碳也在(zai)熔(rong)(rong)合(he)區(qu)偏(pian)聚，其硬度(du)為363~380HV,明顯高(gao)(gao)(gao)于(yu)焊縫(feng)金屬（207HV)和(he)熱(re)影(ying)響區(qu)（308~332HV).熔(rong)(rong)合(he)區(qu)的(de)硬度(du)偏(pian)高(gao)(gao)(gao)的(de)位置是在(zai)焊縫(feng)邊(bian)界上的(de)不(bu)完全混合(he)區(qu)。該區(qu)的(de)硬脆(cui)性主(zhu)要是因為形成(cheng)(cheng)了有板條馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)孿晶馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組成(cheng)(cheng)的(de)混合(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)所致。
③. 熱影響區
9%Ni鋼焊接(jie)時在(zai)加熱(re)到(dao)700~900℃以及1250℃以上的區域，其韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)明顯(xian)惡化(hua)。而(er)加熱(re)到(dao)1050~1250℃時韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)有所回升。在(zai)700~900℃區間(jian)加熱(re)時，由于它是處于鐵素體(ti)－奧(ao)氏體(ti)兩相區，加熱(re)時生(sheng)成部分(fen)高碳奧(ao)氏體(ti)，冷(leng)卻后轉(zhuan)變為島狀(zhuang)馬氏體(ti)，因(yin)(yin)此很(hen)脆。在(zai)1050~1250℃區間(jian)加熱(re)時，由于奧(ao)氏體(ti)轉(zhuan)變已完(wan)成，得到(dao)均勻的奧(ao)氏體(ti)，冷(leng)卻后轉(zhuan)變為低碳馬氏體(ti)，因(yin)(yin)此韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)高。而(er)加熱(re)達1350℃時，晶粒粗大，又(you)可(ke)能出現上貝氏體(ti)，因(yin)(yin)而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)差。而(er)在(zai)550~600℃溫度(du)加熱(re)時，能得到(dao)較(jiao)多(duo)的逆轉(zhuan)奧(ao)氏體(ti)，因(yin)(yin)而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)高。此外，冷(leng)卻速(su)度(du)對(dui)低溫韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)也(ye)(ye)有影響。冷(leng)卻速(su)度(du)越快，韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)越好。鋼中(zhong)磷含量對(dui)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)也(ye)(ye)有影響，當硫為0.005%時，；磷應在(zai)0.009%以下為好。
2. 焊接熱裂紋
①. 弧坑裂(lie)紋(wen)
用奧(ao)氏體型焊(han)條焊(han)接9%Ni鋼時(shi)，大多有熱裂紋傾向，特別(bie)是打底焊(han)和定位焊(han)中。若有夾(jia)渣(zha)，夾(jia)渣(zha)處也能產生熱裂紋。
裂紋(wen)(wen)傾向(xiang)還與(yu)焊(han)(han)接位置有(you)關，橫(heng)焊(han)(han)和平焊(han)(han)裂紋(wen)(wen)傾向(xiang)小，而立焊(han)(han)和仰焊(han)(han)裂紋(wen)(wen)傾向(xiang)大。
用TH17/15TTW焊接時，由(you)于(yu)焊縫中Cr/Ni之比值小(xiao)于(yu)1.48,初生相為(wei)γ相，造成(cheng)硫(liu)、磷的偏(pian)析(xi)，形成(cheng)較大的脆(cui)性(xing)溫度區(qu)間而(er)易(yi)于(yu)開裂。當(dang)采用25-20奧氏體不(bu)(bu)銹鋼焊條焊接時，就(jiu)不(bu)(bu)容(rong)易(yi)產生熱裂紋(wen)。這主要是焊縫中有(you)害元(yuan)素硫(liu)、硅含量低，有(you)益(yi)元(yuan)素錳(meng)含量高，故熱裂紋(wen)傾向小(xiao)。鎢(wu)的加入(ru)，一般也(ye)認為(wei)有(you)利于(yu)減(jian)小(xiao)熱裂紋(wen)傾向。
②. 液(ye)化(hua)裂紋
液(ye)化裂紋的(de)產生是(shi)由(you)于在(zai)9%Ni鋼焊(han)縫的(de)晶(jing)(jing)界上有硫、磷(lin)等雜質(zhi)元素(su)的(de)偏析(xi)，在(zai)后續焊(han)道的(de)作用下(xia)，晶(jing)(jing)界上的(de)低熔(rong)點物質(zhi)液(ye)化而形(xing)成的(de)。
③. 顯微疏松
這種缺陷產生主要在熔(rong)(rong)合(he)區(qu)，一般(ban)尺寸很小，要放大100倍以上才能看清楚。也有把這種顯(xian)微疏松叫做折疊(die)中(zhong)(zhong)顯(xian)微裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)。所謂折疊(die)，是(shi)焊接(jie)中(zhong)(zhong)由于電弧的(de)(de)(de)攪動，把熔(rong)(rong)化了(le)的(de)(de)(de)母材帶入(ru)(ru)熔(rong)(rong)池中(zhong)(zhong)，但未(wei)能與熔(rong)(rong)化了(le)的(de)(de)(de)焊條金(jin)屬混合(he)，使兩種金(jin)屬相間存在于熔(rong)(rong)池邊緣的(de)(de)(de)未(wei)完全混合(he)區(qu)。卷入(ru)(ru)的(de)(de)(de)母材其成(cheng)分基本上還是(shi)9%Ni鋼的(de)(de)(de)成(cheng)分。因為(wei)焊縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)合(he)金(jin)元素(su)比(bi)9%Ni鋼高得多，所以其熔(rong)(rong)點也低(di)于9%Ni鋼。因此陷入(ru)(ru)不完全熔(rong)(rong)合(he)區(qu)的(de)(de)(de)焊縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)結晶(jing)晚于熔(rong)(rong)化了(le)的(de)(de)(de)母材金(jin)屬，被母材金(jin)屬所包(bao)圍(wei)，似乎(hu)形(xing)成(cheng)了(le)折疊(die)。當(dang)陷入(ru)(ru)母材金(jin)屬所包(bao)圍(wei)的(de)(de)(de)焊縫(feng)金(jin)屬尚(shang)未(wei)完全結晶(jing)，而且(qie)受到焊接(jie)接(jie)頭拘(ju)束應力的(de)(de)(de)作用(yong)，又沒有液態金(jin)屬補充時，就形(xing)成(cheng)了(le)裂(lie)(lie)紋(wen)。要消除這種裂(lie)(lie)紋(wen)，根本的(de)(de)(de)辦法是(shi)減少金(jin)屬中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)有害雜質硫、磷等(deng)。采用(yong)正(zheng)確的(de)(de)(de)收(shou)弧技術及運條方式，也是(shi)可以避(bi)免弧坑產生熱裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)。
3. 焊(han)接(jie)冷裂紋(wen)
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. 電弧的磁偏吹
9%Ni鋼易帶(dai)磁(ci)(ci)，因此焊接9%Ni鋼時易發生磁(ci)(ci)偏(pian)吹。解決方(fang)法：嚴禁(jin)用(yong)磁(ci)(ci)鐵(tie)；焊件長(chang)度方(fang)向不要南北放，以免與地(di)磁(ci)(ci)同向；要盡量用(yong)交流電源(yuan)焊接，避(bi)免用(yong)大(da)電流的碳弧氣刨(bao)清根。
5. 熔(rong)合不良
用高(gao)Ni焊(han)(han)條（如Ni70)進行焊(han)(han)接(jie)時(shi)，由于其與(yu)母材熔點相差(cha)太大，易造(zao)成(cheng)熔合不良。這要在操(cao)作上改善運條方式加以(yi)克服。
