奧氏體不銹鋼標準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產生熱裂紋、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂、焊接接頭的脆化等常見，闡述了產生的原因，并提出了相對應的防治措施。
關鍵詞：奧氏體不銹鋼；；產生原因；防治措施
引言：奧氏體不銹鋼標準砝碼，據稱這種材料可以帶來的防銹、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和家具裝飾行業和食品醫療行業。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、設備和件等，它是目前工業上應用廣泛的不銹鋼。雖然奧氏體不銹鋼有諸多優點但是若焊接工藝不正確或焊接材料選用不當，會產生很多，最終影響使用性能。
、出現熱裂紋及防治措施
奧氏體不銹鋼在焊接時熱裂紋是比較容易產生的，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生。
1、產生原因。（1）奧氏體不銹鋼的液、固相線的區間較，結晶時間較長，且單相奧氏體結晶方向性，所以雜質偏析比較嚴重；（2）導熱系數小，線膨脹系數，焊接時會產生較的焊接內應力（般是焊縫和熱影響區受拉應力）；（3）奧氏體不銹鋼中的成分如C、S、P、Ni等，會在熔池中形成低熔點共晶。例如，S與Ni形成的Ni3S2熔點為645℃，而Ni- Ni3S2共晶體的熔點只有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，細化晶粒。并且鐵素體可以比奧氏體溶解更多的雜質，從而減少了低熔點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質焊條、采用小線能量，小電流、快速不擺動焊，收尾時盡量填滿弧坑及采用氬弧焊打底等，可減小焊接應力和弧坑裂；（3）控制化學成分。嚴格限制焊縫中 S、P等雜質含量，以減少低熔點共晶。
二、不銹鋼標準砝碼晶間腐蝕及防治措施
產生在晶粒之間的腐蝕，其導致晶粒間的結合力喪失，度幾乎*消失，當受到應力作用時，即會沿晶界斷裂。
1、產生原因。根據貧鉻理論，焊縫和熱影響區在加熱到450～850℃敏化溫度（危險溫度區）時，由于 Cr原子半徑較，擴散速度較小，過飽和的碳向奧氏體晶粒邊界擴散，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結合成穩定碳化物，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，因為Cr在鐵素體內擴散速度比在奧氏體中快，因此Cr在鐵素體內較快的向晶界擴散，減輕了奧氏體晶界的貧鉻現象。般控制焊縫金屬中鐵素體含量為5%～10%，如鐵素體過多，會使焊縫變脆；（4）快速冷卻。因為奧氏體不銹鋼不會產生淬硬現象，所以在焊接過程中，可以設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溫度區停留的時間，以免形成貧鉻區；（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，此時奧氏體晶粒內部的Cr擴散到晶界，晶界處Cr量又重新達到了于12%，這樣就不會產生晶間腐蝕了。
三、不銹鋼標準砝碼應力腐蝕開裂及防治措施
1、產生原因。應力腐蝕開裂是焊接接頭在特定腐蝕環境下受拉伸應力作用時所產生的延遲開裂現象。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應力腐蝕開裂是焊接接頭比較嚴重的失效形式，表現為無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，防止組裝過程中造成各種傷痕（各種組裝傷痕及電弧灼痕都會成為SCC的裂源，易造成腐蝕坑；（2）合理選擇焊材 焊縫與母材應有良好的匹配，不產生任何不良組織，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，不產生任何應力集中或點蝕的，如咬邊等采取合理的焊接順序，降低焊接殘余應力水平。例如，避免十字交叉焊縫，Y形坡口改為X形坡口、適當減小坡口角度、采用短焊焊道、采用小線能量；（4）消除應力處理 焊后熱處理，如焊后*退火或退火；在難以實施熱處理時采用焊后錘擊或噴丸等；（5）生產管理措施 介質中雜質的控制，如液氨介質中的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、襯里或陰極保護等、添加緩蝕劑。
四、不銹鋼標準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）產生原因。含有較多鐵素體的相（過15%～20%）的雙相焊縫組織，經過350～500℃加熱后，塑性和韌性會顯下降，由于475℃時脆化速度最快，故稱為475℃脆化。對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鍵的性能，在低溫使用時，焊縫金屬的塑韌性就成為關鍵性能。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，應將鐵素體相控制在較低的水平，約5%左右。② 已產生475℃脆化的焊縫，可經900℃淬火消除。
2、焊接接頭的σ相脆化
（1）產生原因。奧氏體不銹鋼焊接接頭在375～875℃溫度范圍內長期使用，會產生種FeCr間化合物，稱為σ相。σ相硬而脆（HRC>68）。由于σ相析出的結果，使焊縫沖擊韌度急劇下降，這種現象稱為σ相脆化。σ相般僅在雙相組織焊縫內出現；當使用溫度過800～850℃時，在單相奧氏體焊縫中也會析出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，并嚴格控制Cr、Mo、Ti、Nb等元素的含量。②采用小規范，以減小焊縫金屬在高溫下的停留時間。③對已析出的σ相在條件允許時行固溶處理，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鋼中般不產生。
五、結束語
通過以上的分析，對于奧氏體不銹鋼若焊接工藝不正確或焊接材料選用不當，會產生很多焊接的產生，如焊接時產生熱裂紋、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂、焊接接頭的脆化等，但如果做好相應的防治措施，這些就可以避免。 
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