奧氏體不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)砝碼的焊接常見及防治措施 摘要：本文分析了奧氏體不銹鋼在焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、焊接接頭的脆化等常見，闡述了產(chǎn)生的原因，并提出了相對(duì)應(yīng)的防治措施。
關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼；；產(chǎn)生原因；防治措施
引言：奧氏體不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)砝碼，據(jù)稱這種材料可以帶來(lái)的防銹、耐腐蝕性能，又有佳的可塑性和韌性，方便沖壓成型。它的金屬制品耐高溫，加工性能好，因此廣泛使用于工業(yè)和家具裝飾行業(yè)和食品醫(yī)療行業(yè)。在不銹鋼中，奧氏體不銹鋼（18-8型不銹鋼）比其他不銹鋼具有更優(yōu)良的耐腐蝕性；度較低，而塑性、韌性好；焊接性能良好，其主要用作化工容器、設(shè)備和件等，它是目前工業(yè)上應(yīng)用廣泛的不銹鋼。雖然奧氏體不銹鋼有諸多優(yōu)點(diǎn)但是若焊接工藝不正確或焊接材料選用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生很多，最終影響使用性能。
、出現(xiàn)熱裂紋及防治措施
奧氏體不銹鋼在焊接時(shí)熱裂紋是比較容易產(chǎn)生的，括焊縫的縱向和橫向裂紋、火口裂紋、打底焊的根部裂紋和多層焊的層間裂紋等，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼更容易產(chǎn)生。
1、產(chǎn)生原因。（1）奧氏體不銹鋼的液、固相線的區(qū)間較，結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)，且單相奧氏體結(jié)晶方向性，所以雜質(zhì)偏析比較嚴(yán)重；（2）導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較的焊接內(nèi)應(yīng)力（般是焊縫和熱影響區(qū)受拉應(yīng)力）；（3）奧氏體不銹鋼中的成分如C、S、P、Ni等，會(huì)在熔池中形成低熔點(diǎn)共晶。例如，S與Ni形成的Ni3S2熔點(diǎn)為645℃，而Ni- Ni3S2共晶體的熔點(diǎn)只有625℃。
2、防治措施。（1）采用雙相組織的焊縫，盡量使焊縫金屬呈奧氏體和鐵素體雙相組織，鐵素體的含量控制在3～5%以下，可擾亂奧氏體柱狀晶的方向，細(xì)化晶粒。并且鐵素體可以比奧氏體溶解更多的雜質(zhì)，從而減少了低熔點(diǎn)共晶物在奧氏體晶界的偏析；（2）焊接工藝措施。在焊接工藝上盡量選用堿性藥皮的優(yōu)質(zhì)焊條、采用小線能量，小電流、快速不擺動(dòng)焊，收尾時(shí)盡量填滿弧坑及采用氬弧焊打底等，可減小焊接應(yīng)力和弧坑裂；（3）控制化學(xué)成分。嚴(yán)格限制焊縫中 S、P等雜質(zhì)含量，以減少低熔點(diǎn)共晶。
二、不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)砝碼晶間腐蝕及防治措施
產(chǎn)生在晶粒之間的腐蝕，其導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，度幾乎*消失，當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)，即會(huì)沿晶界斷裂。
1、產(chǎn)生原因。根據(jù)貧鉻理論，焊縫和熱影響區(qū)在加熱到450～850℃敏化溫度（危險(xiǎn)溫度區(qū)）時(shí)，由于 Cr原子半徑較，擴(kuò)散速度較小，過(guò)飽和的碳向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并與晶界的鉻化合物在晶界形成Cr23C6，造成貧鉻的晶界，不足以抵抗腐蝕的程度。
2、防止措施。（1）控制含碳量。采用低碳或低碳（W（C）≤0.03%）不銹鋼焊接焊材。如A002等；（2）添加穩(wěn)定劑。在鋼材和焊接材料中加入Ti、Nｂ等與Ｃ親和力比Cr的元素，能夠與Ｃ結(jié)合成穩(wěn)定碳化物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻。常用的不銹鋼材和焊接材料都含有Ti、Nb，如１Cr18Ni9Ti、１Cr18Ni12MO2Ti鋼材、E347-15焊條、H0Cr19Ni9Ti焊絲等；（3）采用雙向組織。由焊絲或焊條向焊縫中熔入定量的鐵素體形成元素，如 Cr、Si、AL、MO等，以使焊縫形成為奧氏體+鐵素體的雙相組織，因?yàn)镃r在鐵素體內(nèi)擴(kuò)散速度比在奧氏體中快，因此Cr在鐵素體內(nèi)較快的向晶界擴(kuò)散，減輕了奧氏體晶界的貧鉻現(xiàn)象。般控制焊縫金屬中鐵素體含量為5%～10%，如鐵素體過(guò)多，會(huì)使焊縫變脆；（4）快速冷卻。因?yàn)閵W氏體不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生淬硬現(xiàn)象，所以在焊接過(guò)程中，可以設(shè)法增加焊接接頭的冷卻速度，如焊件下面用銅墊板或直接澆水冷卻。在焊接工藝上，可以采用小電流、焊速、短弧、多道焊等措施，縮短焊接接頭在危險(xiǎn)溫度區(qū)停留的時(shí)間，以免形成貧鉻區(qū)；（5）行固溶處理或均勻化熱處理。焊后把焊接接頭加熱到1050～1100℃，使碳化物又重新溶解到奧氏體中，然后迅速冷卻，形成穩(wěn)定的單相奧氏體組織。另外，也可以行850～900℃保溫2h的均勻化熱處理，此時(shí)奧氏體晶粒內(nèi)部的Cr擴(kuò)散到晶界，晶界處Cr量又重新達(dá)到了于12%，這樣就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕了。
三、不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)砝碼應(yīng)力腐蝕開裂及防治措施
1、產(chǎn)生原因。應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭在特定腐蝕環(huán)境下受拉伸應(yīng)力作用時(shí)所產(chǎn)生的延遲開裂現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭比較嚴(yán)重的失效形式，表現(xiàn)為無(wú)塑性變形的脆性破壞。
2、防止措施。（1）合理制定成形加工和組裝工藝 盡可能減小冷作變形度，避免制組裝，防止組裝過(guò)程中造成各種傷痕（各種組裝傷痕及電弧灼痕都會(huì)成為SCC的裂源，易造成腐蝕坑；（2）合理選擇焊材 焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配，不產(chǎn)生任何不良組織，如晶粒粗化及硬脆馬氏體；（3）采取合適的焊接工藝 焊縫成形良好，不產(chǎn)生任何應(yīng)力集中或點(diǎn)蝕的，如咬邊等采取合理的焊接順序，降低焊接殘余應(yīng)力水平。例如，避免十字交叉焊縫，Y形坡口改為X形坡口、適當(dāng)減小坡口角度、采用短焊焊道、采用小線能量；（4）消除應(yīng)力處理 焊后熱處理，如焊后*退火或退火；在難以實(shí)施熱處理時(shí)采用焊后錘擊或噴丸等；（5）生產(chǎn)管理措施 介質(zhì)中雜質(zhì)的控制，如液氨介質(zhì)中的O2、N2、H2O等、液化石油氣中的H2S、氯化物溶液中的O2、Fe3+、Cr6+等、防蝕處理：如涂層、襯里或陰極保護(hù)等、添加緩蝕劑。
四、不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)砝碼焊接接頭的脆化及防治措施
1、焊縫金屬的低溫脆化（475℃脆化）。
（1）產(chǎn)生原因。含有較多鐵素體的相（過(guò)15%～20%）的雙相焊縫組織，經(jīng)過(guò)350～500℃加熱后，塑性和韌性會(huì)顯下降，由于475℃時(shí)脆化速度最快，故稱為475℃脆化。對(duì)于奧氏體不銹鋼焊接接頭，耐蝕性或抗氧化性并不總是尤為關(guān)鍵的性能，在低溫使用時(shí)，焊縫金屬的塑韌性就成為關(guān)鍵性能。為了滿足低溫韌性的要求，焊縫組織通常希望獲得單的奧氏體組織，避免δ鐵素體的存在。δ鐵素體的存在，總是惡化低溫韌性，而且含量越多，這種脆化越嚴(yán)重。
（2）防治措施。① 在焊縫金屬抗裂性能和抗腐蝕性能的前提下，應(yīng)將鐵素體相控制在較低的水平，約5%左右。② 已產(chǎn)生475℃脆化的焊縫，可經(jīng)900℃淬火消除。
2、焊接接頭的σ相脆化
（1）產(chǎn)生原因。奧氏體不銹鋼焊接接頭在375～875℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，會(huì)產(chǎn)生種FeCr間化合物，稱為σ相。σ相硬而脆（HRC>68）。由于σ相析出的結(jié)果，使焊縫沖擊韌度急劇下降，這種現(xiàn)象稱為σ相脆化。σ相般僅在雙相組織焊縫內(nèi)出現(xiàn)；當(dāng)使用溫度過(guò)800～850℃時(shí)，在單相奧氏體焊縫中也會(huì)析出σ相。
（2）防止措施。①限制焊縫金屬中的鐵素體含量（小于15%）；采用合金化焊接材料，即高鎳焊材，并嚴(yán)格控制Cr、Mo、Ti、Nb等元素的含量。②采用小規(guī)范，以減小焊縫金屬在高溫下的停留時(shí)間。③對(duì)已析出的σ相在條件允許時(shí)行固溶處理，使σ相溶入奧氏體。④把焊接接頭加熱到1000～1050℃，然后快速冷卻。σ相般在１Cr18Ni9Ti鋼中般不產(chǎn)生。
五、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上的分析，對(duì)于奧氏體不銹鋼若焊接工藝不正確或焊接材料選用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生很多焊接的產(chǎn)生，如焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、焊接接頭的脆化等，但如果做好相應(yīng)的防治措施，這些就可以避免。 
|
