9%Ni鋼以其(qi)優異的(de)(de)低溫(wen)韌性被認(ren)為是制造低溫(wen)壓(ya)力容器(qi)的(de)(de)優良材(cai)料(liao)。焊(han)接(jie)9%Ni鋼時可能遇到的(de)(de)問(wen)題主要是焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)低溫(wen)韌性、熱裂紋、冷裂紋、電弧磁偏吹和熔合不良等。這些(xie)問(wen)題與焊(han)接(jie)方法(fa)、焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)和焊(han)接(jie)工藝有很(hen)大(da)關(guan)系。
1. 焊接(jie)接(jie)頭的低溫韌性(xing)問題
焊接接頭的(de)低溫韌性(xing)對9%Ni鋼來說(shuo)是個非常重(zhong)要的(de)問題(ti)，
包括焊縫金屬、熔(rong)合區和熱影響區三個區域(yu)，都可能發生韌性(xing)惡(e)化(hua)。
①. 焊(han)縫金屬
焊縫金(jin)(jin)屬的(de)低(di)溫韌(ren)性(xing)與(yu)焊接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)有關。用與(yu)母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)成分(fen)相(xiang)同(tong)(tong)的(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)時(shi)，焊縫金(jin)(jin)屬的(de)韌(ren)性(xing)很(hen)差，主(zhu)要是(shi)因為焊縫金(jin)(jin)屬的(de)含氧量太高。如果硅含量也較高，其(qi)韌(ren)性(xing)降低(di)更大。所以，只有在TIG焊接(jie)(jie)時(shi)才(cai)采用同(tong)(tong)質(zhi)焊接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)。9%Ni鋼的(de)焊接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)主(zhu)要采用Ni基(ji)(ji)、Fe-Ni基(ji)(ji)和Ni-Cr奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼等三(san)種(zhong)類型(xing)。Ni基(ji)(ji)和Fe-Ni基(ji)(ji)焊接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)低(di)溫性(xing)能良好，線脹系數與(yu)母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)近，但成本高，強(qiang)度偏低(di)。Ni13-Cr16奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼型(xing)焊接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)強(qiang)度稍(shao)高，但低(di)溫韌(ren)性(xing)較差，線脹系數與(yu)母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)差較大，而(er)且易在熔合(he)區出現(xian)脆硬組織。用同(tong)(tong)質(zhi)焊接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)焊9%Ni鋼時(shi)，其(qi)韌(ren)性(xing)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)近。
②. 熔合區
熔(rong)合(he)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)低溫韌性主要與出現脆性組織有關。當采用(yong)Ni13-Cr16型奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接9%Ni鋼時(shi)熔(rong)合(he)區(qu)(qu)既(ji)非(fei)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼，也非(fei)9%Ni鋼化(hua)學成(cheng)(cheng)分。9%Ni鋼和奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼都(dou)具有良好的(de)(de)(de)韌性，但這(zhe)時(shi)熔(rong)合(he)區(qu)(qu)中的(de)(de)(de)Cr、Mn等(deng)元素的(de)(de)(de)含量都(dou)比9%Ni鋼高(gao)，碳也在熔(rong)合(he)區(qu)(qu)偏聚(ju)，其硬(ying)度為363~380HV,明顯高(gao)于焊(han)縫金屬（207HV)和熱影響區(qu)(qu)（308~332HV).熔(rong)合(he)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)硬(ying)度偏高(gao)的(de)(de)(de)位置是(shi)在焊(han)縫邊界上的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)完全混(hun)合(he)區(qu)(qu)。該區(qu)(qu)的(de)(de)(de)硬(ying)脆性主要是(shi)因為形成(cheng)(cheng)了有板條馬(ma)氏(shi)體和孿晶馬(ma)氏(shi)體組成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)馬(ma)氏(shi)體所(suo)致。
③. 熱影響(xiang)區
9%Ni鋼(gang)焊接時(shi)(shi)(shi)(shi)在(zai)加(jia)熱(re)到(dao)(dao)700~900℃以及1250℃以上(shang)的區域，其(qi)韌(ren)性(xing)(xing)明顯惡(e)化。而(er)加(jia)熱(re)到(dao)(dao)1050~1250℃時(shi)(shi)(shi)(shi)韌(ren)性(xing)(xing)有所回升。在(zai)700~900℃區間(jian)加(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)，由(you)于它是處于鐵素體(ti)－奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)兩相區，加(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)生成部分高(gao)碳奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，冷(leng)(leng)卻后轉變為(wei)島狀(zhuang)馬氏(shi)(shi)體(ti)，因此(ci)(ci)很脆(cui)。在(zai)1050~1250℃區間(jian)加(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)，由(you)于奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)轉變已完(wan)成，得(de)到(dao)(dao)均勻的奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，冷(leng)(leng)卻后轉變為(wei)低碳馬氏(shi)(shi)體(ti)，因此(ci)(ci)韌(ren)性(xing)(xing)較(jiao)高(gao)。而(er)加(jia)熱(re)達1350℃時(shi)(shi)(shi)(shi)，晶粒粗大，又可(ke)能出(chu)現上(shang)貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)，因而(er)韌(ren)性(xing)(xing)較(jiao)差。而(er)在(zai)550~600℃溫(wen)度(du)加(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)，能得(de)到(dao)(dao)較(jiao)多的逆轉奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，因而(er)韌(ren)性(xing)(xing)較(jiao)高(gao)。此(ci)(ci)外，冷(leng)(leng)卻速度(du)對(dui)低溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)也有影(ying)響。冷(leng)(leng)卻速度(du)越(yue)快，韌(ren)性(xing)(xing)越(yue)好。鋼(gang)中磷(lin)含量對(dui)韌(ren)性(xing)(xing)也有影(ying)響，當硫為(wei)0.005%時(shi)(shi)(shi)(shi)，；磷(lin)應在(zai)0.009%以下為(wei)好。
2. 焊接熱(re)裂紋
①. 弧坑裂紋
用奧氏體型(xing)焊(han)(han)條焊(han)(han)接9%Ni鋼(gang)時，大多(duo)有(you)熱裂紋傾向，特別是打底(di)焊(han)(han)和定位焊(han)(han)中。若(ruo)有(you)夾渣(zha)，夾渣(zha)處也(ye)能(neng)產生熱裂紋。
裂紋(wen)傾(qing)向(xiang)還與焊接位置有關，橫(heng)焊和平焊裂紋(wen)傾(qing)向(xiang)小(xiao)，而立焊和仰焊裂紋(wen)傾(qing)向(xiang)大。
用(yong)TH17/15TTW焊(han)(han)接時(shi)，由于(yu)焊(han)(han)縫中(zhong)Cr/Ni之比值小于(yu)1.48,初生相(xiang)為γ相(xiang)，造成(cheng)硫、磷的(de)偏析，形成(cheng)較大的(de)脆(cui)性溫度區間而易于(yu)開裂(lie)(lie)(lie)。當采用(yong)25-20奧氏體不(bu)銹鋼焊(han)(han)條焊(han)(han)接時(shi)，就不(bu)容易產(chan)生熱(re)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)。這主(zhu)要是焊(han)(han)縫中(zhong)有(you)害元素(su)硫、硅含量低(di)，有(you)益元素(su)錳(meng)含量高，故(gu)熱(re)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)傾(qing)向小。鎢的(de)加入，一般也認(ren)為有(you)利于(yu)減小熱(re)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)傾(qing)向。
②. 液化裂紋
液化(hua)裂紋的(de)產生是由(you)于在9%Ni鋼焊縫的(de)晶(jing)界上有硫、磷(lin)等雜(za)質元素的(de)偏析(xi)，在后續焊道的(de)作用(yong)下，晶(jing)界上的(de)低(di)熔點物質液化(hua)而形成的(de)。
③. 顯微疏松
這種(zhong)缺(que)陷(xian)產生主要在熔(rong)合(he)區，一(yi)般尺寸很小(xiao)，要放大100倍(bei)以(yi)上才能看(kan)清楚。也(ye)有把這種(zhong)顯微疏松叫做折疊中(zhong)顯微裂紋(wen)的(de)(de)(de)。所(suo)謂折疊，是焊接中(zhong)由于(yu)電弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)攪(jiao)動，把熔(rong)化了(le)的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)帶入熔(rong)池(chi)中(zhong)，但未(wei)能與(yu)熔(rong)化了(le)的(de)(de)(de)焊條(tiao)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)混合(he)，使兩種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)相間存在于(yu)熔(rong)池(chi)邊緣的(de)(de)(de)未(wei)完(wan)(wan)全(quan)混合(he)區。卷入的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)其成(cheng)分基本(ben)上還是9%Ni鋼的(de)(de)(de)成(cheng)分。因(yin)為焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)元素比9%Ni鋼高(gao)得多，所(suo)以(yi)其熔(rong)點(dian)也(ye)低(di)于(yu)9%Ni鋼。因(yin)此陷(xian)入不完(wan)(wan)全(quan)熔(rong)合(he)區的(de)(de)(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)結晶晚于(yu)熔(rong)化了(le)的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)，被母(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)所(suo)包圍，似(si)乎形(xing)成(cheng)了(le)折疊。當陷(xian)入母(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)所(suo)包圍的(de)(de)(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)尚(shang)未(wei)完(wan)(wan)全(quan)結晶，而且受到(dao)焊接接頭拘束應力的(de)(de)(de)作用，又沒有液態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)補充時，就形(xing)成(cheng)了(le)裂紋(wen)。要消除(chu)這種(zhong)裂紋(wen)，根本(ben)的(de)(de)(de)辦法(fa)是減少(shao)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)有害雜質(zhi)硫(liu)、磷等。采用正確的(de)(de)(de)收弧(hu)(hu)技術(shu)及運(yun)條(tiao)方(fang)式，也(ye)是可以(yi)避免弧(hu)(hu)坑產生熱裂紋(wen)的(de)(de)(de)。
3. 焊接冷裂(lie)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(hu)的磁偏吹
9%Ni鋼易(yi)帶磁，因(yin)此焊接(jie)9%Ni鋼時易(yi)發生磁偏吹(chui)。解決(jue)方法：嚴禁用磁鐵；焊件(jian)長度方向不要(yao)南北(bei)放，以免與地磁同向；要(yao)盡量用交流電源焊接(jie)，避免用大電流的碳弧氣刨清根。
5. 熔合(he)不良(liang)
用高Ni焊(han)條(tiao)（如Ni70)進行焊(han)接時(shi)，由于其(qi)與(yu)母材(cai)熔點相(xiang)差太大(da)，易造成熔合不良。這要在操作上改(gai)善(shan)運條(tiao)方(fang)式加以(yi)克服。
