奧氏體不銹鋼是香蕉視頻app在線觀看: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在線觀看:奧氏體不銹鋼管焊接中(zhong)的主要問(wen)題是焊接(jie)接(jie)頭(tou)熱裂紋和耐蝕(shi)性。
奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)管焊接接頭(tou)的(de)熱裂紋中最常見(jian)的(de)是結晶(jing)（凝固）裂紋、熱影響區（液化(hua)）裂紋和高溫低塑性(xing)裂紋。
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(xiu)鋼、321不銹鋼、347不(bu)銹鋼、316不銹鋼、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(you)上述凝固(gu)(gu)裂紋產生的原因可知防止凝固(gu)(gu)裂紋的措施之(zhi)一，即是要盡可能(neng)地(di)減少母(mu)材、焊(han)材中有害元(yuan)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。
另一方面在(zai)某些腐蝕環境(jing)，即使輕微的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)也可(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)引起嚴(yan)重的(de)(de)(de)問題，例(li)如(ru)在(zai)尿素(su)、醋酸(suan)等介質(zhi)中(zhong)(zhong)，焊(han)縫中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)會發(fa)生選擇性腐蝕。純奧氏體(ti)的(de)(de)(de)焊(han)縫金(jin)屬，通過加入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)(ke)(ke)以改(gai)善其凝(ning)(ning)固裂(lie)紋敏感性，如(ru)尿素(su)級(ji)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)焊(han)材(cai)00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)耐硫酸(suan)、磷酸(suan)，有機(ji)酸(suan)抗孔蝕、應力腐蝕用的(de)(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊(han)縫金(jin)屬雖然并不含有鐵(tie)素(su)體(ti)相，但因Mn、Mo含量較高(gao)，仍具(ju)有良好的(de)(de)(de)抗熱裂(lie)性能(neng)(neng)，焊(han)接時不會產(chan)生凝(ning)(ning)固裂(lie)紋。Mn在(zai)焊(han)縫金(jin)屬中(zhong)(zhong)可(ke)(ke)(ke)與S結(jie)合(he)生成高(gao)熔(rong)點(dian)的(de)(de)(de)MnS從而防(fang)止S的(de)(de)(de)偏析和(he)產(chan)生低熔(rong)點(dian)共晶，而Mo、W可(ke)(ke)(ke)提(ti)高(gao)熔(rong)池的(de)(de)(de)結(jie)晶溫度，縮小結(jie)晶溫度范圍，V、Ti可(ke)(ke)(ke)以縮小脆性溫度區間BTR(表(biao)2-1)。因此均(jun)對防(fang)止凝(ning)(ning)固裂(lie)紋起良好作(zuo)用。
2. 熱(re)影響區（液化(hua)）裂紋
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)(lie)紋(wen)形成的(de)(de)(de)(de)原因相同，是由于母材(cai)中(zhong)奧(ao)氏體(ti)晶(jing)界殘存著(zhu)比基體(ti)熔點(dian)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)熔點(dian)共(gong)(gong)晶(jing)薄膜(mo)，在(zai)(zai)焊(han)(han)接電弧加(jia)熱中(zhong)發生熔化(hua)(hua)，并在(zai)(zai)隨(sui)后(hou)冷(leng)卻(que)中(zhong)受收縮拉應力的(de)(de)(de)(de)作用而發生開裂(lie)(lie)。圖(tu)2-3是含硼304鋼熱影(ying)響(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)(de)液化(hua)(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)。在(zai)(zai)多(duo)層（多(duo)道）焊(han)(han)縫中(zhong)也會遇到液化(hua)(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)，這種情況往往是先焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)道中(zhong)鐵素體(ti)含量少或無鐵素體(ti)而存在(zai)(zai)低(di)(di)熔點(dian)共(gong)(gong)晶(jing)薄膜(mo)，在(zai)(zai)隨(sui)后(hou)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)道的(de)(de)(de)(de)熱影(ying)響(xiang)下發生開裂(lie)(lie)。同樣防止熱影(ying)響(xiang)區(qu)液化(hua)(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)對(dui)策(ce)是盡可能減(jian)少可生成低(di)(di)熔點(dian)共(gong)(gong)晶(jing)的(de)(de)(de)(de)有害元素和偏析(xi)程度。因此在(zai)(zai)選用鋼材(cai)和焊(han)(han)材(cai)時(shi)，特別要(yao)注意有害元素的(de)(de)(de)(de)含，焊(han)(han)接時(shi)應采(cai)用小的(de)(de)(de)(de)線能量的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接工藝(yi)和規(gui)范，防止熱影(ying)響(xiang)區(qu)過熱，以及(ji)注意接頭設(she)計(ji)和焊(han)(han)接程序(xu)，盡可能減(jian)少焊(han)(han)接殘余(yu)應力。
3. 高溫(wen)低塑性裂紋
這種(zhong)(zhong)裂(lie)紋(wen)(wen)多數(shu)發生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)單相(xiang)奧氏體(ti)(ti)鋼及(ji)合金的(de)(de)(de)熱(re)影(ying)響區或(huo)多層焊(han)縫中先一(yi)層（道）焊(han)縫上，其(qi)產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)(wei)相(xiang)當于(yu)再結(jie)晶溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，因此高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)產生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)比液化裂(lie)紋(wen)(wen)更(geng)低(di)的(de)(de)(de)熱(re)影(ying)響區。對(dui)于(yu)奧氏體(ti)(ti)鋼，在(zai)低(di)于(yu)固相(xiang)線(xian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)以下的(de)(de)(de)加熱(re)過程(cheng)和冷(leng)(leng)卻過程(cheng)，其(qi)塑(su)(su)性(xing)(xing)變化是不(bu)同的(de)(de)(de)（見(jian)圖2-4).在(zai)加熱(re)過程(cheng)中，起初(chu)隨溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)升高(gao)(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)（ψ值）略有(you)增加，在(zai)達(da)到溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)t3時塑(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始降(jiang)(jiang)低(di)。到達(da)tnp時降(jiang)(jiang)至零(ling)。在(zai)冷(leng)(leng)卻過程(cheng)中，塑(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始恢復，當溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至t3時已接近原來加熱(re)時的(de)(de)(de)水平。但在(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)(wei)出(chu)現(xian)塑(su)(su)性(xing)(xing)降(jiang)(jiang)低(di)。此時如果存(cun)在(zai)較(jiao)大的(de)(de)(de)收縮應變，就會引起裂(lie)紋(wen)(wen)。表(biao)(biao)(biao)2-1中DTR是用可(ke)(ke)調拘束裂(lie)紋(wen)(wen)試(shi)驗(yan)測(ce)(ce)出(chu)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼產生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)。從表(biao)(biao)(biao)2-1的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)開(kai)始和終了(le)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)及(ji)其(qi)范(fan)圍(wei)(wei)可(ke)(ke)知(zhi)，310、316鋼分別在(zai)1200~840℃和1180~1050℃產生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)，其(qi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍(wei)(wei)相(xiang)應為350℃和130℃.而(er)347、321、304三種(zhong)(zhong)鋼，既未發現(xian)裂(lie)紋(wen)(wen)也沒(mei)有(you)測(ce)(ce)出(chu)產生(sheng)(sheng)(sheng)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，表(biao)(biao)(biao)明穩定型奧氏體(ti)(ti)鋼具有(you)較(jiao)大的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)傾(qing)向。而(er)亞穩奧氏體(ti)(ti)鋼的(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)較(jiao)小，一(yi)般焊(han)接過程(cheng)中不(bu)會產生(sheng)(sheng)(sheng)這種(zhong)(zhong)裂(lie)紋(wen)(wen)。
奧氏體鋼及合金冷卻過程中(zhong)出現塑性降低(di)和(he)產生高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋(wen)(wen)的機制相當復(fu)雜，簡單(dan)說(shuo)與熱影響區(qu)在“再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)溫(wen)度(du)”二次晶(jing)界(jie)的形成(cheng)有(you)關。二次晶(jing)界(jie)又與金屬在高溫(wen)下點(dian)陣(zhen)缺陷（空位、位錯(cuo)）的運動(dong)和(he)晶(jing)界(jie)遷移等擴散行為有(you)關。因此凡是(shi)能(neng)提高“再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)溫(wen)度(du)”和(he)增(zeng)加擴散激活能(neng)的因素(su)都可以阻礙二次晶(jing)界(jie)的形成(cheng)，從而降低(di)高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋(wen)(wen)的敏感(gan)性。焊縫(feng)(feng)中(zhong)的鐵素(su)體可以有(you)效阻止位錯(cuo)運動(dong)，使(shi)多(duo)層焊縫(feng)(feng)防(fang)止高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋(wen)(wen)。合金元素(su)Mo、W、Ta、Ti等可有(you)效地增(zeng)加多(duo)邊(bian)化激活能(neng)，提高再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)溫(wen)度(du)，在鋼和(he)焊縫(feng)(feng)中(zhong)添加這些元素(su)，都有(you)利于防(fang)止高溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋(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(guan)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。
