焊接工藝不銹鋼的焊接

第十章

不銹鋼的焊接

主講老師：吳新華本章講述要點：慨述不銹鋼的焊接性不銹鋼的焊接工藝奧氏體不銹鋼典型結構的焊接工藝異種鋼焊接不銹鋼焊接接頭的宏觀照片YAG-MAG激光電弧復合焊

第一節(jié)不銹鋼及耐熱鋼的分類及特性

一、不銹鋼的基本定義

不銹鋼的定義原義型習慣型廣義型僅指在無污染的大氣環(huán)境中能夠不生銹的鋼

指原義型含義不銹鋼與能耐酸腐蝕的耐酸不銹鋼的統(tǒng)稱

泛指耐蝕鋼和耐熱鋼，統(tǒng)稱為不銹鋼StainlessSteels不銹鋼不銹鋼是耐蝕和耐熱高合金鋼的統(tǒng)稱。不銹鋼通常含有Cr（wCr≥12%）、Ni、Mn、Mo等元素，具有良好的耐腐蝕性、耐熱性和較好的力學性能，適于制造要求耐腐蝕、抗氧化、耐高溫和超低溫的零部件和設備

二、不銹鋼及耐熱鋼的分類

按主要化學成分分類

鉻錳氮不銹鋼鉻鎳不銹鋼

鉻不銹鋼指Cr的質量分數(shù)介于12%～30%之間的不銹鋼，其基本類型為Cr13型

Cr的質量分數(shù)介于12%～30%，Ni的質量分數(shù)介于6%～12%和含其他少量元素的鋼種，基本類型為Cr18Ni9鋼

屬于節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼，化學成分中部分鎳被錳、氮替代，可減少鎳的含量如1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn6Ni5N

按用途分類

超低碳Cr-Ni鋼(如00Cr25Ni22Mo2、00Cr22Ni5Mo3N)等低碳Cr-Ni鋼（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）高Cr鋼（如1Cr13、2Cr13）不銹鋼

抗氧化鋼熱強鋼

高Cr鋼（如1Cr17、1Cr25Si2）

Cr-Ni鋼如1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo6、4Cr25Ni20、4Cr25Ni34等

Cr-Ni鋼（如2Cr25Ni20、2Cr25Ni20Si2）

以Cr12為基的多元合金化高Cr鋼（如1Cr12MoWV）

包括大氣環(huán)境下及有浸蝕性化學介質中使用的鋼，工作溫度一般不超過500℃，要求耐腐蝕，對強度要求不高。在高溫下具有抗氧化性能的鋼，它對高溫強度要求不高。工作溫度可高達900～1100℃。在高溫下既要有抗氧化能力，又要具有一定的高溫強度，工作溫度可高達600～800℃。按組織分類

奧氏體鋼鐵素體鋼

馬氏體鋼鐵素體－奧氏體雙相鋼18-8:0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti(18-8Ti)25-20:2Cr25Ni20Si2、4Cr25Ni2025-35:0Cr21Ni32、4Cr25Ni35沉淀硬化鋼1Cr17、1Cr25Si2000Cr30Mo2

Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13及1Cr17Ni12、

1Cr12MoWV00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr25Ni5Mo3N、00Cr22Ni5Mo3N

0Cr17Ni4Cu4Nb，簡稱17-4PH0Cr17Ni7Al，簡稱17-7PH

按室溫組織分類《GB/T20878-2007不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成分》1)A型不銹鋼：基體以面心立方晶體結構的奧氏體組織為主，無磁性，主要通過冷加工使其強化（并可能導致一定的磁性）的不銹鋼。是在高鉻不銹鋼中添加適當?shù)逆嚕ㄦ嚨馁|量分數(shù)為8%～25%）而形成的具有奧氏體組織的不銹鋼。它是應用最廣的一類，以高Cr-Ni鋼最為典型。（固溶態(tài)供貨），綜合性能最好18-8型：1Cr18Ni9Ti0Cr18Ni825-20型：2Cr25Ni20Si24Cr25Ni2025-35型：4Cr25Ni354Cr25Ni35Nb2)F型不銹鋼：基體以體心立方晶體結構的鐵素體組織為主，有磁性，一般不能通過熱處理硬化，但冷加工可使其輕微強化的不銹鋼。顯微組織為鐵素體，鉻的質量分數(shù)在11.5%～32.0%范圍。主要用作耐熱鋼（抗氧化鋼），也用作耐蝕鋼。鐵素體鋼以退火狀態(tài)供貨。常為耐蝕鋼:1Cr17、1Cr25Si2、000Cr30Mo2

按室溫組織織分類3)M型不不銹鋼：基體為馬氏氏體組織，，有磁性，，通過熱處處理可調整整其力學性性能的不銹銹鋼。這類類鋼中鉻的的質量分數(shù)數(shù)為11.5%～18.0%。Cr13系列列最為典型型，如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13及1Cr17Ni12，常用作作不銹鋼。。熱處理對對馬氏體鋼鋼力學性能能影響很大大，須根據(jù)據(jù)要求規(guī)定定供貨狀態(tài)態(tài)，或者是是退火態(tài)，，或者是淬淬火回火態(tài)態(tài)。4)A-F（雙相相）型不銹銹鋼：基體兼有奧奧氏體和鐵鐵素體兩相相組織（其其中較少相相的含量一一般大于15%），，有磁性，，可通過冷冷加工使其其強化的不不銹鋼。鋼鋼中鐵素體體δ占60﹪～40﹪，奧氏氏體γ占40﹪～60﹪，故故常稱為雙雙相不銹鋼鋼。這類鋼鋼具有極其其優(yōu)異的抗抗腐蝕性能能。（固溶態(tài)供供貨），腐腐蝕性能最最好18-5型型：00Cr18Ni5Mo3Si2；22-5型:00Cr22Ni5Mo3N25-5型型：0Cr25Ni5Mo3N；5)沉淀硬硬化型不銹銹鋼：基體為奧氏氏體或馬氏氏體組織，，經(jīng)時效強強化處理以以形成析出出硬化相的的高強鋼，，主要用作作高強度不不銹鋼。（時效處理理態(tài)供貨））M，A+M0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)；0Cr17Ni7Al(17-7PH)第二節(jié)不銹鋼的特特性1.不不銹鋼的物物理性能一般地說，，合金元素素含量越多多，熱導率率λ越小，而線線膨脹系數(shù)數(shù)α和電阻率μ越大。馬氏氏體鋼和鐵鐵素體鋼的的λ約為低碳鋼鋼的1/2，其α與低碳鋼大大體相當。。奧氏體鋼鋼的λ約為低碳鋼鋼的1/3，其α則比低碳鋼鋼大50%，并隨著著溫度的升升高，線膨膨脹系數(shù)的的數(shù)值也相相應地提高高。由于奧奧氏體不銹銹鋼這些特特殊的物理理性能，在在焊接過程程中會引起起較大的焊焊接變形，，特別是在在異種金屬屬焊接時，，由于這兩兩種材料的的熱導率和和線膨脹系系數(shù)有很大大差異，會會產生很大大的殘余應應力，成為為焊接接頭頭產生裂紋紋的主要原原因之一。。非奧氏體鋼鋼均顯現(xiàn)磁磁性；奧氏氏體鋼中只只有25-20型及及16-36型奧氏氏體鋼不呈呈現(xiàn)磁性；；18-8型奧氏體體鋼在退火火狀態(tài)下雖雖無磁性，，在冷作條條件能顯示示出強磁性性。2.不銹鋼的成成分及力學學性能表3-7常常用不銹銹鋼種的化化學成分(質量分數(shù)數(shù)，%)一般常用不不銹鋼種退退火后的最最低力學性性能3.不銹鋼鋼的耐蝕性能應力腐蝕（（SCC):不銹鋼在特特定的腐蝕蝕介質和拉應力作用用下出現(xiàn)的的低于強度度極限的脆脆性開裂現(xiàn)現(xiàn)象。晶間腐蝕：：在晶粒邊邊界附近發(fā)發(fā)生的有選選擇性的腐蝕現(xiàn)象象?？p隙腐蝕：：在電解液中中，如在氯氯離子環(huán)境中，不銹鋼間或或與異物接接觸的表面面間存在間間隙時，縫縫隙中不銹鋼鈍化化膜吸附Cl－而被被局部破壞壞的現(xiàn)象。。點腐蝕（孔孔蝕或坑蝕蝕）：金屬材料表表面大部分分不腐蝕或腐腐蝕輕微，，而分散發(fā)發(fā)生的局部部腐蝕均勻腐蝕：：接觸腐蝕介介質的金屬屬表面全部產產生腐蝕的的現(xiàn)象(4)晶晶間腐蝕在在晶晶粒邊界附附近發(fā)生的的有選擇性性的腐蝕現(xiàn)現(xiàn)象。受這這種腐蝕的的設備或零零件，外觀觀雖呈金屬屬光澤，但但因晶粒彼彼此間已失失去聯(lián)系，，敲擊時已已無金屬的的聲音，鋼鋼質變脆。。晶間腐蝕蝕多半與晶晶界層“貧貧鉻”現(xiàn)象象有聯(lián)系。。18-8奧奧氏體不銹銹鋼在450～850℃加熱熱（敏化加加熱）時，，由于沿晶晶界沉淀出出鉻的碳化化物Cr23C6，，致使晶界界邊界層Cr低于12%，形形成貧Cr區(qū)，在腐腐蝕介質中中即可沿晶晶粒邊界發(fā)發(fā)生所謂晶晶間腐蝕(Inter-granularcorrosion)?，F(xiàn)已已證明，若若鋼中含碳碳量低于其其溶解度，，C<0.0155-0.03%,就就不會析出出Cr23C6，因因而不會貧貧鉻。鋼鋼中含碳量量越高，晶晶間腐蝕傾傾向越大。。若鋼中存存在碳化物物穩(wěn)定元素素，如Ti、Nb等等(常稱為為穩(wěn)定化元元素)，經(jīng)經(jīng)穩(wěn)定化處處理（加熱熱850℃℃*2h）），優(yōu)先形形成NbC或TIC，因可限限制Cr與與C結合，，而防止Cr的損失失，故可提提高抗晶間間腐蝕性能能。(5)應應力腐蝕也也稱稱應力腐蝕蝕開裂（StressCorrosionCracking，簡稱SCC），，是指不銹銹鋼在特定定的腐蝕介介質和拉應應力作用下下出現(xiàn)的低低于強度極極限的脆性性開裂現(xiàn)象象。不銹鋼鋼的應力腐腐蝕大部分分是由氯引引起的。高高濃度苛性性堿、硫酸酸水溶液等等也會引起起應力腐蝕蝕。什么是敏化化區(qū)？18-8鋼鋼型奧氏體體不銹鋼在在450-850℃溫度范圍內加熱熱后對晶間間腐蝕最為為敏感，通通常把這一溫度度區(qū)間成為為敏化溫度度區(qū)間，在在此區(qū)間內加熱熱的過程稱稱為敏化過過程。超低低碳以及含Ti或Nb的的奧氏體不不銹鋼不易易有敏化區(qū)出現(xiàn)現(xiàn)。σ相脆化：：是Cr的質質量分數(shù)約約45%的的典型FeCr金屬間化合合物，無磁磁性，硬而而脆。Cr>20%即可產生一般在在500～～900℃℃長時加熱熱有利于σσ相的形成。多分分布在晶界界，降低韌韌性。475℃脆脆性：主要出現(xiàn)在在Cr＞15%的鐵鐵素體鋼中。430～480℃之間長長期加熱并并緩冷，導導致在常溫時或負負溫時出現(xiàn)現(xiàn)強度升高高而韌性下下降的現(xiàn)象象。雜質有促促進作用，，高純度可可抑制。易易產生的在600-700℃℃保溫1h空冷可恢恢復。熱強性：在高溫下長長時間工作作時對斷裂裂的抗力（持久強度度），或在在高溫下長長時間工作作時抗塑性變形的的能力（蠕蠕變抗力））。耐熱性能：：耐熱性能是是指高溫下下，既有抗抗氧化或耐氣體介介質腐蝕的的性能即熱熱穩(wěn)定性，，同時又有足夠的強強度即熱強強性。不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能第三節(jié)奧氏體不銹銹鋼的焊接接性一、奧氏體體不銹鋼的的類型類型型18-8型型奧奧氏體體不不銹銹鋼鋼18-12Mo型型奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼為克克服服晶晶間間腐腐蝕蝕傾傾開開發(fā)發(fā)了了1Cr18Ni9Ti和和0Cr18Ni11Nb等等主要要牌牌號號有有1Cr18Ni9和0Cr18Ni925-20型型奧奧氏體體不不銹銹鋼鋼超低低碳碳18-8型型不不銹銹鋼鋼，，如00Cr19Ni10等等0Cr17Ni12Mo2、、0Cr18Ni12Mo2Ti等等牌號號有有0Cr25Ni20等等奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼是是不不銹銹鋼鋼中中最最重重要要的的鋼鋼種種，，生生產產量量和和使使用用量量約約占占不不銹銹鋼鋼總總產產量量及及用用量量的的70%，，該該類類鋼鋼是是一一種種十十分分優(yōu)優(yōu)良良的的材材料料，，有有極極好好的的抗抗腐腐蝕蝕性性和和生生物物相相容容性性，，因因而而在在化化學學工工業(yè)業(yè)、、沿沿海海、、食食品品、、生生物物醫(yī)醫(yī)學學、、石石油油化化工工等等領領域域中中得得到到廣廣泛泛應應用用。。奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼的的類類型型常用用的的奧奧氏氏體體型型不不銹銹鋼鋼根根據(jù)據(jù)其其主主要要合合金金元元素素Cr、Ni的含含量量不不同同，，可可分分為為如如下下三三類類：：18-8型型奧奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼是應應用用最最廣廣泛泛的的一一類類奧奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼，，也也是是奧奧氏氏體體型型不不銹銹鋼鋼的的基基本本鋼鋼種種，，其其他他奧奧氏氏體體鋼鋼的的鋼鋼號號都都是是根根據(jù)據(jù)不不同同使使用用要要求求而而衍衍生生出出來來的的。。(2)18-12Mo型型奧奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼這類類鋼鋼中中鉬鉬的的質質量量分分數(shù)數(shù)一般般為2%～～4%。。由由于于Mo是縮縮小小奧奧氏氏體體相相區(qū)區(qū)的的元元素素，，為為了了固固溶溶處處理理后后得得到到單單一一的的奧奧氏氏體體相相，，在在鋼鋼中中Ni的質質量量分分數(shù)數(shù)要提提高高到到10%以以上上(3)25-20型型奧奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼這這類類鋼鋼鉻鉻、、鎳鎳含含量量很很高高，，具具有有很很好好的的耐耐腐腐蝕蝕性性能能和和耐耐熱熱性性能能。。二、、奧奧氏氏體體不銹銹鋼鋼焊接接性性分析析奧氏氏體體不不銹銹鋼鋼焊接接接接頭頭的的耐耐蝕蝕性性熱裂裂紋紋析出出現(xiàn)現(xiàn)象象低溫溫脆脆化化晶間間腐蝕蝕應力力腐腐蝕開開裂裂（SCC）熱影影響響區(qū)區(qū)敏敏化化區(qū)區(qū)晶晶間間腐腐蝕蝕焊縫縫區(qū)區(qū)晶晶間間腐腐蝕蝕點蝕刀狀狀腐腐蝕蝕腐蝕蝕介介質質的的影影響響焊接接應應力力的的作作用用合金金元元素素的的作作用用奧氏氏體體鋼鋼焊焊接接接接頭頭有有點點蝕蝕傾向向，，雙雙相相鋼鋼有有時時也也會會有有點蝕產生生。1．奧氏氏體不銹銹鋼焊接接接頭的的耐蝕性性(1)晶間腐蝕蝕奧氏體不不銹鋼焊焊接接頭頭，在腐腐蝕介質質中工作作一段時時間可能能局部發(fā)發(fā)生沿晶晶界的腐腐蝕，一一般稱此此腐蝕為為晶間腐腐蝕。18-8鋼焊接接接頭有有三個部部位能出出現(xiàn)晶間間腐蝕現(xiàn)現(xiàn)象，如如圖4-3所示示。它發(fā)生的的部位是是在熱循循環(huán)峰值值溫度600～～1000℃的的熱影響響區(qū)，如如圖3-10a所示；；也有的的發(fā)生在在焊縫金金屬上，，如圖3-10b所示示；另一一種晶間間腐蝕發(fā)發(fā)生在焊焊縫的熔熔合線輪輪廓外側側很狹窄窄的范圍圍內，像像刃狀深深入發(fā)展展，故稱稱之刀狀狀腐蝕，，如圖3-10c所示示，它是是晶間腐腐蝕的一一種特殊殊形式。。在同一一個接接頭并并不能能同時時看到到這三三種晶晶間腐腐蝕的的出現(xiàn)現(xiàn)，這這取決決于鋼鋼和焊焊縫的的成分分。出出現(xiàn)敏敏化區(qū)區(qū)腐蝕蝕就不不會有有熔合合區(qū)腐腐蝕。。焊縫縫區(qū)的的腐蝕蝕主要要決定定于焊焊接材材料。。在正正常情情況下下，現(xiàn)現(xiàn)代技技術水水平可可以保保證焊焊縫區(qū)區(qū)不會會產生生晶間間腐蝕蝕。a)在母材金屬上b)在焊縫上

c)熔合線刀狀腐蝕圖3-10焊接接頭的晶間腐蝕18-8鋼鋼焊接接頭頭晶間腐蝕蝕現(xiàn)象圖4-318-8不銹鋼焊焊接接頭可可能出現(xiàn)晶晶間腐蝕的的部位1—HAZ敏敏化區(qū)2—焊縫區(qū)區(qū)3—熔合區(qū)1)焊縫縫區(qū)晶間腐腐蝕根據(jù)貧鉻理理論，為防防止焊縫發(fā)發(fā)生晶間腐腐蝕：一是是通過焊接接材料，使使焊縫金屬屬或者成為為超低碳情情況，或者者含有足夠夠的穩(wěn)定化化元素Nb（因Ti不易過渡渡到焊縫中中而不采用用Ti），，一般希望望wNb≥8wC或wNb≈1％；二二是調整焊焊縫成分以以獲得一定定數(shù)量的鐵鐵素體（δδ）相。焊縫區(qū)晶間間腐蝕鈍化敏華華鈍化：由于金屬屬表面在腐腐蝕過程中中生成的腐腐蝕產物（（不銹鋼的的腐蝕產物物中主要含含有Cr2O3）很很致密且能能牢固地附附著于金屬屬表面，阻阻滯了腐蝕蝕過程，出出現(xiàn)了腐蝕蝕速度降低低的現(xiàn)象，，叫鈍化，，金屬在介介質中處于于鈍化的狀狀態(tài)叫鈍態(tài)態(tài)。依靠鈍鈍化而耐蝕蝕的耐蝕金金屬如不銹銹鋼等叫可可鈍化型金金屬。敏化：不銹鋼材材在冶金和和制造過程程中經(jīng)受到到熱成形、、焊接、熱熱處理等溫溫度超過300℃的的熱作工藝藝，使得在在晶界析出出了碳化鉻鉻、氮化鉻鉻、σ相和和鉻與其他他金屬間的的化合物等等高鉻相，，同時在晶晶界高鉻相相與晶粒鄰鄰近的狹長長地區(qū)產生生了貧鉻區(qū)區(qū)，使不銹銹鋼產生與與提高了晶晶間腐蝕敏敏感性，不不銹鋼的這這種受熱過過程叫敏化化。固溶處理固溶處理(solutionheattreatment)：將不銹鋼加加熱到適當當高溫，并并保溫足夠夠時間，使使可溶組分分溶解進入入基體中，，通常以較較快的速度度冷卻，可可以使基體體中析出的的組分來不不及析出，，仍然過飽飽地固溶在在基體中，，這種熱處處理叫固溶處理。碳化鉻：不銹鋼在300℃～～950℃℃溫度范圍圍內可能在在晶界析出出碳化鉻。。最重要的的碳化鉻形形式為(Cr、Fe)23C6或(Cr、、Fe、Mo)23C6。其鉻含量量常達90%以上，，大大高于于不銹鋼的的平均鉻含含量。晶界界碳化鉻的的析出是使使晶界鄰近近的晶粒邊邊緣產生貧貧鉻區(qū)的最最重要的原原因。碳化化鉻的析出出溫度范圍圍實際上就就是使不銹銹鋼產生與與提高晶間間腐蝕敏感感性的主要要敏化溫度度范圍。在在10%草草酸法檢驗驗與沸騰65%硝酸酸法檢驗時時，碳化鉻鉻可以被快快速溶解。。貧鉻區(qū)：不銹鋼在300℃以以上的熱過過程中，晶晶粒邊界會會析出碳化化鉻、氮化化鉻、σ相相與其他金金屬間化合合物等鉻含含量高于甚甚至大大高高于不銹鋼鋼平均鉻含含量的高鉻鉻相，致使使晶界高鉻鉻相與晶粒粒外緣相鄰鄰接的狹長長區(qū)域的鉻鉻含量大大大下降，稱稱為貧鉻區(qū)區(qū)。當熱過過程較短時時，晶粒本本體的鉻原原子來不及及充分向貧貧鉻區(qū)擴散散補充，溫溫度下降后后，貧鉻區(qū)區(qū)得以保持持。在以后后接觸到某某些具有晶晶間腐蝕能能力的介質質時，貧鉻鉻區(qū)的溶解解速度會大大大超過晶晶粒本身。。晶粒本身身為鈍化腐腐蝕時，貧貧鉻區(qū)常常常為活化腐腐蝕，因而而會產生晶晶間會產生生晶間腐蝕蝕。不銹鋼鋼貧鉻區(qū)的的存在是不不銹鋼產生生晶間腐蝕蝕敏感性的的最重要的的原因之一一。2）熱影響響區(qū)敏化區(qū)區(qū)晶間腐蝕蝕所所謂熱影響響區(qū)（HAZ）敏化化區(qū)晶間腐腐蝕是指焊焊接熱影響響區(qū)中加熱熱峰值溫度度處于敏化化加熱區(qū)間間的部位（（故稱敏化化區(qū)）所發(fā)發(fā)生的晶間間腐蝕。奧氏體不銹銹鋼長期加加熱而導致致晶間腐蝕蝕的敏化溫溫度區(qū)為450～850℃。。敏化的實實質是，當當處于該區(qū)區(qū)的金屬晶晶粒內部過過飽和固溶溶的碳原子子會逐步向向晶粒邊界界擴散，與與晶粒邊界界的鉻原子子結合而成成碳化物(Cr?Fe)23C6，并并沿晶界沉沉淀析出。。由于鉻原原子的擴散散速率比碳碳小得多，，來不及補補充形成碳碳化物所消消耗的鉻，，使晶粒邊邊界的鉻含含量低于耐耐蝕所需鉻鉻的極限值值（WCr＜12%)，于是是導致晶粒粒邊緣貧鉻鉻而喪失了了耐腐蝕能能力，在腐腐蝕介質中中工作一段段時間后就就會產生晶晶間腐蝕。。0Cr18Ni9鋼鋼熱影響區(qū)區(qū)敏化區(qū)晶晶間腐蝕圖3-11晶間腐蝕貧鉻理論示意圖圖3-1200Cr20Ni10γ-α晶界上Cr23C6沉淀項析出500x2x00Cr20Ni10不銹鋼鋼帶極埋弧弧堆焊后530℃保保溫50小小時，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)γ-α晶晶界上有Cr23C6沉淀，，如圖3-12所示，照片片中沿鐵素素體周邊的的黑點棒狀狀物，經(jīng)電電子衍射分分析(XRD)證實實是Cr23C6。。焊縫上的的晶間腐蝕蝕通常都只只是在多道道多層焊的的情況下出出現(xiàn)。前一一焊道金屬屬受到后面面焊道的熱熱影響而處處于敏化溫溫度的區(qū)帶帶，可能出出現(xiàn)晶間貧貧鉻而不耐耐腐蝕，這這就是目前前解釋18-8型不不銹鋼焊接接接頭晶間間腐蝕的主主要理論依依據(jù)。3）刀狀腐腐蝕定義：在熔合區(qū)產產生的晶間間腐蝕，如如刀削切口口形式，故稱為刀狀狀腐蝕。腐蝕區(qū)寬度度初期不超超過3～5個晶粒，，逐步擴展展到1.0～1.5mm。發(fā)生部位：：只發(fā)生在含含Ti或Bb的18-8和18-8鋼鋼的熔合區(qū)區(qū)。在焊縫的焊趾啟裂,沿著焊縫縫熔合線向向板厚度方方向深入，，并慢慢地地向母材金金屬和焊縫縫金屬發(fā)展展。實質：與M23C6沉淀形成貧貧鉻層有關關。必要條件：：一般發(fā)生生在焊后再再次在敏化化區(qū)間加熱熱時，即高溫過熱和和中溫敏化化的相繼作作用。圖4-7刀狀腐蝕(2)應應力腐蝕開開裂（SCC）1）腐蝕介介質的影響響應應力腐蝕的的最大特點點之一是腐腐蝕介質與與材料組合合上的選擇擇性，在此此特定組合合之外不會會產生應力力腐蝕。如如在Cl－的環(huán)境中，，18-8不銹鋼的的應力腐蝕蝕不僅與溶溶液中Cl－離子有關，，而且還與與其溶液中中氧含量有有關。Cl－離子濃度很很高、氧含含量較少或或Cl－離子濃度較較低、氧含含量較高時時，均不會會引起應力力腐蝕。2）焊接應應力的作用用應應力腐蝕開開裂是應力力和腐蝕介介質共同作作用的結果果。由于低低熱導率及及高熱膨脹脹系數(shù)，不不銹鋼焊后后常常產生生較大的殘殘余應力。。應力腐蝕蝕開裂的拉拉應力中，，來源于焊焊接殘余應應力的超過過30%，，焊接拉應應力越大，，越易發(fā)生生應力腐蝕蝕開裂。在在含氯化物物介質中，，引起奧氏氏體鋼SCC的臨界界拉應力σth，接近奧氏氏體鋼的屈屈服點σs，即σth≈σs。在高溫高高壓水中，，引起奧氏氏體鋼SCC的σth遠小于σs。而在H2SχO6介質中，由由于晶間腐腐蝕領先，，應力則起起到了加速速作用，此此時可認為為σth≈0。典型型的應力腐腐蝕裂紋如如圖4-10所示。。為防止應力腐腐蝕開裂，從從根本上看，，退火消除焊焊接殘余應力力最為重要。。殘余應力消消除程度與““回火參數(shù)””LMP（LarsonMillerParameter）有關關，即：LMP=T(lgt+20)×10-3（4-4）式中T——加熱溫度度（Ｋ）；t——保溫時間間（h）。LMP越大，，殘余應力消消除程度越大大。如18-8Nb鋼管管，外徑為。。消除Ф125mm，，壁厚25mm，焊態(tài)時時的焊接殘余余應力σR=120MPa應力退火火后，LMP≥18時才才開始使σR降低；當LMP≈23時時，σR≈0。0Cr17Ni12Mo2不銹鋼焊焊趾趾處的應力腐腐蝕裂紋10×應指出，為消消除應力，加加熱溫度T的作用效果遠遠大于加熱保保溫時間t的作用。3）合金元素素的作用應應力腐蝕蝕開裂大多發(fā)發(fā)生在合金中中，在晶界上上的合金元素素偏析引起合合金晶間開裂裂是應力腐蝕蝕的主要因素素之一。對于于焊縫金屬，，選擇焊接材材料具有重要要意義。綜上所述，引引起應力腐蝕蝕開裂須具備備三個條件：：首先是金屬屬在該環(huán)境中中具有應力腐腐蝕開裂的傾傾向；其次是是由這種材質質組成的結構構接觸或處于于選擇性的腐腐蝕介質中；；最后是有高高于一定水平平的拉應力。。應力腐蝕三個條件：環(huán)境選擇性的腐蝕蝕介質拉應力(3)點蝕奧奧氏體體鋼焊接接頭頭有點蝕傾向向，其實即使使耐點蝕性優(yōu)優(yōu)異的雙相鋼鋼有時也會有有點蝕產生。。點蝕指數(shù)PI越小的鋼鋼，點蝕傾向向越大。最容易產生點點蝕的部位是是焊縫中的不不完全混合區(qū)區(qū)，其化學成成分與母材相相同，但卻經(jīng)經(jīng)歷了熔化與與凝固過程，，應屬焊縫的的一部分。焊焊接材料選擇擇不當時，焊焊縫中心部位位也會有點蝕蝕產生，其主主要原因應歸歸結為耐點蝕蝕成分Cr與與Mo的偏析析。例如，奧奧氏體鋼Cr22Ni25Mo中Mo的質量分分數(shù)為3%～～12%，在在鎢極氬弧焊焊（TIG））時，枝晶晶晶界Mo量與與其晶軸Mo量之比（即即偏析度）達達1.6，Cr偏析度達達1.25。。因而晶軸負負偏析部位易易于產生點蝕蝕?？傊?，TIG自熔焊焊接所形成的的焊縫均易形形成點蝕，甚甚至填送同質質焊絲時也是是如此，仍不不如母材。為提高耐點蝕蝕性能：須減少Cr、、Mo的析；；一方面采用較較母材更高Cr、Mo含含量的所謂““超合金化””焊接材一方面料（OveralloyedFillerMetal）。提高Ni含量量，晶軸中Cr、Mo的的負偏析顯著著減少。2．熱裂紋奧氏體鋼焊接接時，在焊縫縫及近縫區(qū)都都有產生裂紋紋的可能性，，主要是熱裂裂紋。最常見見的是焊縫凝凝固裂紋。HAZ近縫區(qū)區(qū)的熱裂紋大大多是所謂液液化裂紋。在在大厚度焊件件中也有時見見到焊道下裂裂紋(1)奧氏體體鋼焊接熱裂裂紋的原因與與一般般結構鋼相比比較，Cr-Ni奧氏體體鋼焊接時有有較大熱裂傾傾向，主要與與下列特點有有關：1)奧氏體體鋼的熱導率率小和線膨脹脹系數(shù)大，在在焊接局部加加熱和冷卻條條件下，接頭頭在冷卻過程程中可形成較較大的拉應力力。焊縫金屬屬凝固期間存存在較大拉應應力是產生熱熱裂紋的必要要條件。2)奧氏體體鋼易于聯(lián)生生結晶形成方方向性強的柱柱狀晶的焊縫縫組織，有利利于有害雜質質偏析，而促促使形成晶間間液膜，顯然然易于促使產產生凝固裂紋紋。圖3-800Cr20Ni10Nb奧氏體焊縫的結晶裂紋圖3-9含硼304鋼HAZ晶界液化裂紋

3)奧氏體體鋼及焊縫的的合金組成較較復雜，不僅僅S、P、Sn、Sb之之類雜質可形形成易溶液膜膜，一些合金金元素因溶解解度有限（如如Si、Nb），也能形形成易溶共晶晶，如硅化物物共晶、鈮化化物共晶。這這樣，焊縫及及近縫區(qū)都可可能產生熱裂裂紋。(2)凝固模模式對熱裂紋紋的影響凝凝固裂紋紋最易產生于于單相奧氏體體（γ）組織織的焊縫中，，如果為γ＋＋δ雙相組織織，則不易于于產生凝固裂裂紋，這已為為實驗所證實實。通常用室室溫下焊縫中中δ相數(shù)量來來判斷熱裂傾傾向。如圖4-13所示示，室溫δ鐵鐵素體數(shù)量由由0%增至100%，熱熱裂傾向與脆脆性溫度區(qū)間間（BTR））大小完全對對應。凝固裂紋產生生于真實固相相線之上的凝凝固過程后期期，用室溫組組織來考核凝凝固過程中的的現(xiàn)象，總有有缺憾，必須須聯(lián)系凝固模模式（結晶模模式）來進行行考慮才更合合理。圖4-14為Fe-Cr-Ni三元合金金一個70%Fe的偽二二元相圖。圖圖中標出的虛虛線①合金，，其室溫平衡衡組織為單相相γ，實際冷冷卻得到的室室溫組織可能能含5%～10%δ相。。但凝固開始始到結束都是是單相δ相組組織，只是在在繼續(xù)冷卻時時，由于發(fā)生生δ→γ相變變，δ數(shù)量越越來越少，在在平衡條件下下直至為零。。凝固模式對熱熱裂紋的影響響圖4-14Fe-Cr-Ni三三元合金一個個70%Fe的偽二元相相圖凝固裂紋與凝凝固模式直接接相關。所謂謂凝固模式，，首先是指以以何種初生相相（γ或δ））開始結晶進進行凝固過程程，其次是指指以何種相完完成凝固過程程?？捎兴姆N種凝固模式：：如圖4-14中合金①①，以δ相完完成整個凝固固過程，凝固固模式以F表表示；合金②②初生相為δδ，但超過AB面后又依依次發(fā)生包晶晶和共晶反應應，即L+δδ→L+δ+γ→δ+γγ，這種凝固固模式以FA表示；合金金③的初生相相為γ，超過過AC面后依依次發(fā)生包晶晶和共晶反應應，即L+γγ→L+γ+δ→γ+δδ，這種凝固固模式則以AF表示；合合金④的初生生相為γ，直直到凝固結束束不再發(fā)生變變化，因此用用A表示這種種凝固模式。。晶粒潤濕理論論指出，偏析析液膜能夠潤潤濕γ-γ、、δ-δ界面面，不能潤濕濕γ-δ異相相界面。以FA模式形成成的δ鐵素體體呈蠕蟲狀，，防礙γ枝晶晶支脈發(fā)展，，構成理想的的γ-δ界面面，因而不會會有熱裂傾向向。凝固裂紋紋與凝固模式式有直接關系系。單純F或或A模式凝固時，，只有γ-γγ或δ-δ界界面，所以會會有熱裂傾向向。以AF模模式凝固時，，由于是通過過包晶/共晶晶反應面形成成γ+δ，這這種共晶δ不不足以構成理理想的γ-δδ界面，所以以仍然可以呈呈現(xiàn)液膜潤濕濕現(xiàn)象，以至至還會有一定定的熱裂傾向向。圖4-17表表明，影響熱熱裂傾向的關關鍵是決定凝凝固模式的Creq/Nieq比值值，而并非室室溫δ相數(shù)量量。由此可知知，18-8系列奧氏體體鋼，因Creq/Nieq處于1.5～2.0之間，一一般不會輕易易發(fā)生熱裂；；而25-20系列奧氏氏體鋼，因Creq/Nieq＜1.5，Ni含量越高，，其比值越小小，所以具有有明顯的熱裂裂敏感性。圖熱裂傾傾向關鍵是Creq/Nieq比值，而而并非室溫δδ相數(shù)量。18-8系列列奧氏體鋼，，因Creq/Nieq處于1.5～2.0之之間，一般不不會輕易發(fā)生生熱裂。而25-20系列奧氏體體鋼，因Creq/Nieq＜1.5，Ni含含量越高，其其比值越小，，所以具有明明顯的熱裂敏敏感性。(3)化學成成分對熱裂紋紋的影響調調整成分分歸根結底還還是通過組織織發(fā)生作用。。對于焊縫金金屬，調整化化學成分是控控制焊縫性能能（包括裂紋紋問題）的重重要手段。但但如何進行冶冶金化，還未未能獲得完全全有規(guī)律的認認識。因為，，任何鋼種都都是一個復雜雜的合金系統(tǒng)統(tǒng)，某一元素素單獨作用和和其他元素共共存時發(fā)生的的作用，往往往不盡相同，，甚至可能相相反。1）Mn的影影響在在單相奧氏體體鋼中Mn的的作用有利，，但若同時存存在Cu時，，Mn與Cu可以相互促促進偏析，晶晶界易于出現(xiàn)現(xiàn)偏析液膜而而增大熱裂傾傾向。2）S、P的的影響硫硫、磷在焊焊接奧氏體鋼鋼時極易形成成低熔點化合合物，增加焊焊接接頭的熱熱裂傾向。磷磷容易在焊縫縫中形成低熔熔點磷化物，，增加熱裂敏敏感性，而硫硫則容易在焊焊接熱影響區(qū)區(qū)形成低熔點點硫化物而增增加熱裂敏感感性。在焊縫縫中，硫對熱熱裂的敏感性性比磷弱，這這是因為在焊焊縫中硫能形形成MnS，，并且離散地地分布在焊縫縫中。在熱影影響區(qū)中，硫硫比磷對裂紋紋敏感性更強強，這是因為為硫比磷的擴擴散速度快，，更容易在晶晶界偏析。焊焊縫中硫、磷磷的最高質量量分數(shù)應限制制在0.015%以內。。3）Si的影影響Si是鐵素體體形成元素，，焊縫中wSi>4%之后，，碳的活動能能力增加，形形成碳化物或或碳氮化合物物，因此，為為了提高抗晶晶間腐蝕能力力，必須使焊焊縫中wC不超過0.02%。Si在18-8鋼中有利利于促使產生生δ相，可提提高抗裂性，，可不必過分分限制；但在在25-20鋼中，Si的偏析強烈烈，易引起熱熱裂。4）鈮的影響響鈮可可與磷、鉻及及錳一起形成成低熔點磷化化物，而與硅硅、鉻和錳則則可形成低熔熔點硫化物－－氧化物雜質質。鈮在晶粒粒邊界富集，，可形成富鈮鈮、鎳的低熔熔點相，其結結晶溫度甚至至低于1160℃。含鈮鈮的低熔點相相在鐵素體和和奧氏體中的的溶解度不同同，從而對熱熱裂影響不同同。5）鈦的影響響鈦也也可以形成低低熔點相，如如在1340℃時，焊縫中就就可以形成鈦鈦碳氮化物的的低熔點相。。含鈦低熔點點相的形成對對抗裂性的影影響不如鈮的的明顯，因為為鈦與氧有強強的結和力，，因此鈦通常常不用于焊縫縫金屬的穩(wěn)定定化，而是用用于鋼的穩(wěn)定定化。鈦主要要是對母材及及熱影響區(qū)的的液化裂紋的的形成有影響響。6）碳碳的影影響碳碳對對于熱熱裂敏敏感性性的影影響僅僅在一一次結結晶為為奧氏氏體的的單相相奧氏氏體化化的焊焊縫金金屬中中，碳碳對熱熱裂敏敏感性性的影影響很很復雜雜，還還取決決于合合金成成分。。7）硼硼的影影響硼硼是對對抗熱熱裂性性影響響最壞壞的元元素。。高溫溫時硼硼在在在奧氏氏體中中的溶溶解度度非常常低，，只有有0.005%，硼硼與鐵鐵、鎳鎳都能能形成成低熔熔點共共晶。。因此此，要要限制制焊縫縫中的的硼含含量。?？傊?，，凡是是溶解解度小小而能能偏析析形成成易熔熔共晶晶的成成分，，都可可能引引起熱熱裂紋紋的產產生。。凡可可無限限固溶溶的成成分（（如Cu在在Ni中））或溶溶解度度大的的成分分（如如Mo、W、V），，都不不會引引起熱熱裂。。奧氏氏體鋼鋼焊縫縫，提高Ni含含量時時，熱熱裂傾傾向會會增大大；而而提高高Cr含量量，對對熱裂裂不發(fā)發(fā)生明明顯影影響。。在含含Ni量低低的奧奧氏體體鋼加加Cu時，，焊縫縫熱裂裂傾向向也會會增大大。凡凡促使使出現(xiàn)現(xiàn)A或或AF凝固固模式式的元元素，，該元元素必必會增增大焊焊縫的的熱裂裂傾向向。(4)焊焊接工工藝的的影響響在在合金金成分分一定定的條條件下下，焊焊接工工藝對對是否否會產產生熱熱裂紋紋也有有一定定影響響。為避免免焊縫縫枝晶晶粗大大和過過熱區(qū)區(qū)晶粒粒粗化化，以以致增增大偏偏析程程度，，應盡盡量采采用小小焊接接熱輸輸入快快速焊焊工藝藝，而而且不不應預預熱，，并降降低層層間溫溫度。。不過過，為為了減減小焊焊接熱熱輸入入，不不應過過分增增大焊焊接速速度，，而應應適當當降低低焊接接電流流。增增大焊焊接電電流，，焊接接熱裂裂紋的的產生生傾向向也隨隨之增增大。。過分分提高高焊接接速度度，焊焊接時時反而而更易易產生生熱裂裂紋。。這是是因為為隨著著焊接接速度度增大大，冷冷卻速速度也也要增增大，，于是是增大大了凝凝固過過程的的不平平衡性性，凝凝固模模式將將逐次次變化化為FA→→AF→A，相相當于于圖4-14中中A點向右右移動動，因因此熱熱裂傾傾向增增大。。3.析析出出現(xiàn)象象一些含含鎳量量不是是特別別高的的奧氏氏體不不銹鋼鋼，為為了提提高焊焊縫抗抗熱裂裂性而而設計計的體體積分分數(shù)為為3％％～5％或或更高高的鐵鐵素體體組織織的焊焊縫，，在650～850℃高高溫持持續(xù)服服役的的過程程中會會發(fā)生生σ相相的脆脆變。。在不銹銹鋼中中，σσ相通通常只只有在在鉻的的質量量分數(shù)數(shù)大于于16%時時才會會析出出，由由于鉻鉻有很很高的的擴散散性，，σ相相在鐵鐵素體體中的的析出出比奧奧氏體體中的的快。。δ→→σ的的轉變變速度度與δδ相的的合金金化程程度有有關，，而不不單是是δ相相的數(shù)數(shù)量。。凡鐵鐵素體體化元元素均均加強強δ→→σ轉轉變，，即被被Cr、Mo等等濃化化了的的δ相相易于于轉變變析出出σ相相。σσ相相是指指一種種脆硬硬而無無磁性性的金金屬間間化合合物相相，具具有變變成分分和復復雜的的晶體體結構構。σσ相的的析出出使材材料的的韌性性降低低，硬硬度增增加。。有時時還增增加了了材料料的腐腐蝕敏敏感性性。σσ相的的產生生，是是δ→→σ或或是γγ→σσ。不同鋼鋼號析析出σσ相的的敏感感溫度度區(qū)不不同。。例如如，0Cr25Ni20奧氏氏體不不銹鋼鋼，在在溫度度低于于800℃℃時，，σ相相析出出緩慢慢；當當溫度度高于于900℃℃時，，σ相相就不不會析析出。。對于于18-8型不不銹鋼鋼當溫溫度超超過850℃時時，σσ相就就不會會析出出。含含鎳量量很高高的穩(wěn)穩(wěn)定純純奧氏氏體不不銹鋼鋼很少少發(fā)生生σ相相的脆脆變或或者說說σ相相脆化化程度度輕，，可以以長時時間工工作。。σ相：σ相為為不銹銹鋼中中常見見的金金屬間間化合合物相相，名名義成成分為為FeCr，實實際成成分為為(FeNi)x(CrMo)y。在鐵鐵素體體相中中較容容易析析出。。σ相相的鉻鉻含量量為42%～50%，比比不銹銹鋼的的平均均鉻含含量高高。屬屬高鉻鉻相，，因而而σ相相在晶晶界析析出時時也可可使鄰鄰近的的晶粒粒邊緣緣產生生貧鉻鉻區(qū)。。但σσ相在在晶界界的析析出對對晶間間腐蝕蝕敏感感性的的影響響常更更體現(xiàn)現(xiàn)在σσ相本本身的的快速速溶解解。對對于晶晶間腐腐蝕的的作用用而言言，一一般將將σ相相分為為兩類類，一一類為為從含含鉬不不銹鋼鋼中產產生的的σ相相，為為金相相可見見的σσ相；；另一一類為為由含含鈦的的穩(wěn)定定化不不銹鋼鋼中產產生的的σ相相，為為金相相不可可見σσ相。。在沸沸騰65%硝酸酸法這這樣氧氧化性性很強強的溶溶液中中，兩兩類σσ相可可產生生過鈍鈍化的的快速速溶解解。在在沸騰騰的50%硫酸酸+硫硫酸鐵鐵法檢檢驗溶溶液中中，介介質的的氧化化性稍稍弱，，含鈦鈦的穩(wěn)穩(wěn)定化化不銹銹鋼中中產生生的σσ相可可在其其中快快速溶溶解，，而含含鉬不不銹鋼鋼鋼產產生的的σ相相不能能在其其中快快速溶溶解。。在沸沸騰的的16%硫硫酸+硫酸酸銅（（+銅銅屑））法這這樣弱弱氧化化性的的介質質中，，σσ相不不能產產生快快速溶溶解。。4．低低溫脆脆化為了滿滿足低低溫韌韌性要要求，，有時時采用用18-8鋼，，焊縫縫組織織希望望是單單一γγ相，，成為為完全全面心心立方方結構構，盡盡量避避免出出現(xiàn)δδ相。。δ相相的存存在，，總是是惡化化低溫溫韌性性，表表4-2即即是一一例。。雖然然單相相γ焊焊縫低低溫韌韌性比比較好好，但但仍不不如固固溶處處理后后的1Cr18Ni9Ti鋼鋼母材材，例例如aku(－196℃)≈230J/cm2，aku(20℃)≈280J/cm2。其實實“鑄鑄態(tài)””焊縫縫中的的δ相相因形形貌不不同，，可以以具有有相異異的韌韌性水水平。。Ⅳ、低低溫脆脆化為滿足足低溫溫韌性性要求求，WM組組織希希望是是單一一γ相相，成成為完完全面面心立立方結結構，，盡量量避免免出現(xiàn)現(xiàn)δ相相。δδ相的的存在在，總總是惡惡化低低溫韌韌性。。其實實“鑄鑄態(tài)””焊縫縫中的的δδ相因因形貌貌不同同，可可以具具有相相異的的韌性性水平平。超低碳碳18-8鋼焊焊縫中中通常?？赡苣芤姷降饺N種形態(tài)態(tài)的δδ相:球狀、、蠕蟲蟲狀和和花邊邊條狀狀(LacyFerrite)，，而以以蠕蟲蟲狀居居多數(shù)數(shù)。恰恰恰是是蠕蟲蟲狀會會造成成脆性性斷口口形貌貌，但但蠕蟲蟲狀對對抗熱熱裂有有利。。從低低溫韌韌性的的角度度考慮慮，希希望稍稍稍提提高Cr含含量(對于于18-8鋼可可將Cr的的質量量分數(shù)數(shù)提高高到稍稍微超超過20%)，，以獲獲得少少量花花邊條條狀δδ相，，低溫溫韌性性會得得到改改善，，其值值可達達到常常溫時時數(shù)值值的80%。在在這種種情況況下，，焊縫縫中有有少量量δ相相是可可以容容許的的。第四節(jié)節(jié)奧氏體體不銹銹鋼的的焊接接工藝藝特點點1.焊接材材料選擇擇應注意意的問題應堅持“適適用性原則則”根據(jù)所選各各焊接材料料的具體成分來來確定是否否適用考慮具體應應用的焊接接方法和工工藝參數(shù)可能能造成的熔熔合比大小小根據(jù)技術條條件規(guī)定的的全面焊接性要求求來確定合合金化程度度不僅要重視視焊縫金屬屬合金系統(tǒng)統(tǒng)，而且要注意意具體合金金成分在該該合金系統(tǒng)中中的作用；；不僅考慮慮使用性能要要求，也要要考慮防止止焊接缺陷的的工藝焊接接性的要求求2.焊接工藝要點合理選擇焊焊接方法控制焊接參參數(shù)，避免免接頭產生過過熱現(xiàn)象接頭設計的的合理性應給以足夠夠的重視盡可能控制制焊接工藝藝穩(wěn)定以保證焊焊縫金屬成成分穩(wěn)定控制焊縫成成形防止焊件工工作表面的的污染(1)防止奧氏體體不銹鋼焊焊接熱裂紋紋的措施1)冶金措施①在焊縫縫金屬中增增添一定數(shù)數(shù)量的鐵素素體組織，，使焊縫成成為奧氏體體-δ鐵素素體（5%）雙相組組織，能有有效地防止止焊縫熱裂裂紋的產生生。當不允允許出現(xiàn)雙雙相組織時時，進行合合理合金化化，即適當當增加Mn，C,N②控制焊焊縫金屬中中的鉻鎳比比，對于18-8型型不銹鋼來來說，當焊焊接材料的的鉻鎳比小小于1.61時，就就易產生熱熱裂紋；而而鉻鎳比達達到2.3～3.2時，就可可以防止熱熱裂紋的產產生。③焊縫金金屬中嚴格格限制硼、、硫、磷、、硒等有害害元素的含含量，以防防止熱裂紋紋的產生。。對于不允允許存在鐵鐵素體的純純奧氏體焊焊縫，可以以加入適當當?shù)腻i，少少許的碳、、氮，同時時減少硅的的含量。§3奧氏體不銹銹鋼的焊接接工藝要點點§3奧氏體不銹銹鋼的焊接接工藝要點點2)工藝措施①采用適當當?shù)暮附悠缕驴诨蚝附咏臃椒?，使使母材金屬屬在焊縫金金屬中所占占的分量減減少(即小小的熔合比比)。同時時，在焊接接材料中加加入抗裂元元素，控制制有害雜質質硫、磷的的含量，使使焊接材料料的化學成成分優(yōu)于母母材金屬，，以防止熱熱裂紋的產產生。②盡量選用用低氫型焊焊條和無氧氧焊劑。焊焊接參數(shù)應應選用小的的熱輸入(即小電流流快速焊)。在多層層焊時，要要等前一層層焊縫冷卻卻后再焊接接次一層焊焊縫，層間間溫度不宜宜高，以避避免焊縫過過熱。施焊焊過程中焊焊條不允許許擺動，采采用窄焊縫縫的操作技技能。③選擇合理理的焊接結結構、焊接接接頭形式式和焊接順順序，盡量量減少焊接接應力，可可以減少熱熱裂紋的產產生。在焊焊接過程結結束和中途途斷弧前，，收弧要慢慢且要設法法填滿弧坑坑，以防止止弧坑裂紋紋的形成。。§3奧氏體體不銹鋼的的焊接工藝藝要點(2)防止σ相產產生的措施施為了防止奧奧氏體不銹銹鋼焊縫金金屬形成σσ相的脆化化問題，應應采取下列列措施：選擇焊接材材料時不能能只考慮防防止熱裂紋紋而選用使使焊縫出現(xiàn)現(xiàn)多量的鐵鐵素體組織織嚴格限制焊焊接材料中中加速σ相相形成的元元素如鉬、、硅、鈮等等，適當降降低鉻含量量和提高鎳鎳含量應選用熱輸輸入小的焊焊接方法，，避免焊件件在600～850℃溫度區(qū)區(qū)的焊后熱熱處理，減減少或避免免在此溫度度的停留時時間，從而而防止σ相相脆化的產產生?！?奧氏體不不銹鋼的焊焊接工藝要要點(3)防止焊接接接頭產產生晶間間腐蝕1)防止焊接接接頭晶晶間腐蝕蝕的工藝藝措施①選用適當當?shù)暮附咏臃椒ú捎眯〉牡木€能量量，讓焊焊接接頭頭盡可能能地縮短短在敏化化溫度區(qū)區(qū)段停留留時間。。對于薄薄件、小小型而規(guī)規(guī)則的焊焊接接頭頭，選用用高能量量的真空空電子束束焊或等等離子弧弧焊最為為有利；；對于中中等厚度度的板材材的焊縫縫，可采采用熔化化極自動動或半自自動氣體體保護焊焊來施焊焊；而大大厚度的的板材的的焊接選選用埋弧弧焊較為為理想；；氣焊不不宜應用用，鎢極極氬弧焊焊不夠理理想，焊焊條電弧弧焊為常常用的焊焊接方法法。②工藝參數(shù)數(shù)制定的的原理以在焊接接熔池停停留時間間最短為為宗旨。。在保證證焊縫質質量的前前提下，，用小的的焊接電電流、最最快的焊焊接速度度?！?奧氏體體不銹鋼鋼的焊接接工藝要要點③操作方面面盡量采用用窄焊縫縫、多道道多層焊焊，每一一道焊縫縫或每一一層焊縫縫焊后，，要等焊焊接處冷冷卻到室室溫后再再進行次次一道或或次一層層焊；在在施焊過過程中不不允許擺擺動操作作；對于于管壁較較厚而管管徑又較較小的爐爐管，先先用氬弧弧焊不加加填充材材料進行行封底焊焊，在可可能的條條件下管管內可通通氬氣保保護；對對于接觸觸腐蝕介介質的焊焊縫，最最好最后后施焊，，以減少少接觸介介質焊縫縫的受熱熱次數(shù)。。④)強制焊接接區(qū)快速速冷卻對于有規(guī)規(guī)則的焊焊縫，焊焊縫背面面可用純純銅墊，，在純銅銅墊上可可以通水水通保護護氣。對對于不規(guī)規(guī)則的長長焊縫，，可以一一面施焊焊一面用用水冷卻卻(澆)焊縫，，這樣可可起到減減少晶間間腐蝕作作用的傾傾向。⑤進行穩(wěn)定定化處理理或固溶溶處理穩(wěn)定化處處理的實實質是將將加鈦或或鈮的奧奧氏體不不銹鋼置置于850～930℃℃保溫一一段時間間，使鉻鉻從碳化化鉻中釋釋放出來來，即用用鈦或鈮鈮將碳固固定結合合；同時時鉻在此此溫度下下有足夠夠時間進進行擴散散，使晶晶界的鉻鉻均勻化化，不致致產生鉻鉻的碳化化物從而而避免了了貧鉻區(qū)區(qū)的產生生。§3奧氏氏體不銹銹鋼的焊焊接工藝藝要點2)防止焊縫縫晶間腐腐蝕的冶冶金措施施①使焊焊縫金屬屬具有奧奧氏體-鐵素體體雙相組組織，其其δ鐵素素體的體體積分數(shù)數(shù)應為5％-12％。。在此范范圍，不不僅能提提高焊縫縫金屬抗抗晶間腐腐蝕能力力和抗應應力腐蝕蝕能力，，同時還還能提高高焊縫金金屬抗熱熱裂紋性性能。不不過對于于高溫下下服役的的焊接接接頭,應應注意鐵鐵素體含含量增多多而導致致σ相脆脆化的發(fā)發(fā)生。②在焊縫縫金屬中中加入比比鉻更容容易與碳碳結合的的穩(wěn)定化化元素，，如鈦、、鈮、鉭鉭和鋯等等。這些些元素可可以充分分地將碳碳化鉻的的鉻置換換出來，，消除了了晶界的的貧鉻地地帶，從從而改善善了抗腐腐蝕性能能。③降低焊焊縫金屬屬中的含含碳量，，達到低低于碳在在18-8型不不銹鋼中中室溫溶溶解極限限值以下下，使碳碳不可能能與鉻生生成鉻的的碳化物物，從而而從根本本上消除除晶界的的貧鉻區(qū)區(qū)。焊縫縫金屬中中碳含量量小于0.03％時，，會大大大提高焊焊縫金屬屬的抗晶晶間腐蝕蝕能力。。(4)防止刀狀狀腐蝕的的措施①采用超超低碳的的18-8型不不銹鋼材材和相應應的超低低碳18-8型型不銹鋼鋼焊接材材料，可可以克服服刀狀腐腐蝕。例例如在焊焊接00Cr21Nil0鋼鋼材時，，選用焊焊條E308L(即E00-19-10)或焊絲絲H00Cr21Nil0進進行焊接接時，其其焊縫金金屬含碳碳量＜0.03％，可可以防止止刀狀腐腐蝕的發(fā)發(fā)生。②減少近近縫區(qū)過過熱選選用小小的線能能量，減減少過熱熱區(qū)的高高溫停留留時間。。焊接時時應選用用小的焊焊接電流流，快速速焊，窄窄焊縫，，施焊時時不允許許擺動。。焊接過過程中或或焊后采采用強制制冷卻的的方法，，使焊縫縫快速冷冷卻。③采用合理理的焊接接參數(shù)和和工藝可可采采用的工工藝措施施為，接接觸腐蝕蝕介質的的焊縫最最后進行行施焊，，無法最最后施焊焊時，應應調整焊焊接參數(shù)數(shù)，使后后焊焊縫縫的敏化化區(qū)不要要與第一一面焊縫縫表面的的過熱區(qū)區(qū)重合。。盡量采采用單面面單層焊焊，在雙雙面單層層焊時，，建議接接觸介質質的背面面焊縫的的焊接規(guī)規(guī)范要比比正面焊焊縫大。。焊后矯矯正，采采用冷矯矯方法進進行。④對抗晶間間腐蝕和和抗刀狀狀腐蝕性性能要求求高的焊焊件，進進行焊后后的穩(wěn)定化處處理或固固溶處理理。為發(fā)揮穩(wěn)穩(wěn)定劑的的作用，，一般固固然處理理的溫度度高于Cr23C6的的溶解度度而低于于穩(wěn)定劑劑的溶解解度。如如C%=0.08%的的18-8Ti鋼的處處理溫度度為1050-1150℃，，此時鋼鋼中的Cr23C6全全部溶入入固溶體體，大部部分的C與Ti結合形形成TiC，這這種處理理即穩(wěn)定定化處理理。穩(wěn)定化處處理焊接時，，過熱區(qū)區(qū)的峰值值溫度達達1200以上上，鋼種種的TiC溶入入A，分分解出的的C在冷冷卻過程程中偏聚聚在晶界界呈過飽飽和狀態(tài)態(tài)，而Ti則因因擴散能能力比C低而劉劉在晶內內。當接接頭在敏敏化溫度度加熱時時，過飽飽和的C以Cr23C6形式式析出。。腐蝕機理理穩(wěn)定化處處理(stabilizationheattreatment)：將穩(wěn)定化化不銹鋼鋼加熱到到高溫（（一般為為850℃-930℃）），并保保溫足夠夠時間（（如2h），使使已在鋼鋼中加入入的比較較充分地地從基體體中析出出，以碳碳化鈦、、碳化鈮鈮等碳化化物的形形式沉淀淀于晶粒粒邊界，，使加入入穩(wěn)定化化元素要要起的穩(wěn)穩(wěn)定碳的的作用得得以較充充分地發(fā)發(fā)揮。穩(wěn)穩(wěn)定化處處理的工藝條件件為：將工件加加熱到850-930℃，保保溫足夠夠長的時時間，空空冷。(5)防止應力力腐蝕斷斷裂的措措施解決應力力腐蝕斷斷裂紋的的理想途途徑是從從材料著著手，通通常是在在查明環(huán)環(huán)境的條條件下選選擇最優(yōu)優(yōu)的結構構材料，，同時必必須采取取措施控控制工作作應力，，降低或或消除各各種殘余余應力，，隔離腐腐蝕介質質或加緩緩蝕劑等等各種手手段。焊焊接奧氏氏體不銹銹鋼生產產工藝還還應注意意以下幾幾方面：：①由于導導熱系數(shù)數(shù)小而線線膨脹系系數(shù)大，，自由狀狀態(tài)下焊焊接時易易產生較較大的焊焊接變形形。為此此，應選選用焊接接能量集集中的方方法，并并以機械械化快速速焊為好好。應推推廣氣體體保護焊焊。CO2焊時時焊縫有有滲碳現(xiàn)現(xiàn)象，雖雖不宜于于耐蝕條條件，卻卻能使熱熱強性能能有所提提高。一一般均采采用同質質填充金金屬，以以避免鉻鉻的碳化化物相的的沉淀.②焊接材材料的選選擇，不不能只考考慮焊接接工藝性性(如保保證焊縫縫外觀成成型)，，而應注注意到焊焊縫成分分的要求求，以保保證抗晶晶間腐蝕蝕性能及及抗熱裂裂性能。。§奧氏體不不銹鋼的的焊接工工藝要點點§奧氏體不不銹鋼的的焊接工工藝要點點③由于電電阻率大大、導熱熱系數(shù)小小奧氏體體鋼焊絲絲的熔化化系數(shù)比比結構鋼鋼大的多多。自動動焊時焊焊絲伸出出長度要要短一些些，焊絲絲直徑為為2～3毫米時時，伸出出長度不不應超超過20～30毫米；；為了避避免焊條條尾部發(fā)發(fā)紅，奧奧氏體鋼鋼焊條長長度也要要比結構構鋼焊條條短一些些。④由于奧奧氏體鋼鋼的導熱熱系數(shù)小小，在同同樣的焊焊接電流流下可獲獲得比結結構鋼大大的熔深深。為了了獲得一一定尺寸寸的焊縫縫，同時時為了防防止過熱熱，焊接接電流應應比普通通低合金金鋼時小小10%～20%，并并且傾向向采用細細直徑焊焊絲。⑤焊絲或或焊條芯芯中所含含Ti、、Nb、、Cr、、Al等等元素對對氧有很很大親和和力，為為防止合合金元素素不必要要的燒損損，應盡盡量縮短短焊接電電弧，并并以不做做擺動而而直線前前進為好好。為保證焊焊縫成