9%Ni鋼(gang)以其優異的低溫韌(ren)(ren)性被認為是制造(zao)低溫壓力容(rong)器的優良材料。焊接(jie)9%Ni鋼(gang)時可能遇(yu)到的問題主(zhu)要是焊接(jie)接(jie)頭的低溫韌(ren)(ren)性、熱(re)裂(lie)紋(wen)、冷裂(lie)紋(wen)、電弧磁(ci)偏(pian)吹和熔合不(bu)良等。這些問題與焊接(jie)方(fang)法、焊接(jie)材料和焊接(jie)工藝有很大關(guan)系(xi)。
1. 焊接(jie)接(jie)頭的低溫韌性問(wen)題
焊接接頭的低溫(wen)韌性(xing)對9%Ni鋼來說(shuo)是個非(fei)常重(zhong)要的問題，
包括焊縫(feng)金屬(shu)、熔合區(qu)和熱影(ying)響區(qu)三個(ge)區(qu)域，都可(ke)能發生韌性惡化。
①. 焊縫(feng)金屬
焊(han)(han)縫金屬的(de)(de)低(di)溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)與(yu)(yu)(yu)(yu)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)有(you)(you)關(guan)。用(yong)與(yu)(yu)(yu)(yu)母(mu)(mu)(mu)材(cai)成(cheng)分相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)時(shi)，焊(han)(han)縫金屬的(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)很差(cha)，主要是因為焊(han)(han)縫金屬的(de)(de)含氧量太高。如果硅含量也較高，其韌(ren)性(xing)(xing)降低(di)更大。所以，只有(you)(you)在TIG焊(han)(han)接(jie)時(shi)才采用(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)。9%Ni鋼(gang)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)主要采用(yong)Ni基(ji)、Fe-Ni基(ji)和(he)Ni-Cr奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)等(deng)三(san)種類(lei)型(xing)。Ni基(ji)和(he)Fe-Ni基(ji)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能良(liang)好，線脹(zhang)系數與(yu)(yu)(yu)(yu)母(mu)(mu)(mu)材(cai)相(xiang)(xiang)近(jin)，但成(cheng)本高，強(qiang)(qiang)度偏低(di)。Ni13-Cr16奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)型(xing)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度稍高，但低(di)溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)較差(cha)，線脹(zhang)系數與(yu)(yu)(yu)(yu)母(mu)(mu)(mu)材(cai)相(xiang)(xiang)差(cha)較大，而(er)且易在熔合(he)區出現脆(cui)硬組(zu)織。用(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)焊(han)(han)9%Ni鋼(gang)時(shi)，其韌(ren)性(xing)(xing)與(yu)(yu)(yu)(yu)母(mu)(mu)(mu)材(cai)相(xiang)(xiang)近(jin)。
②. 熔合區
熔合(he)(he)(he)區(qu)(qu)的低溫(wen)韌(ren)性(xing)主要與出(chu)現(xian)脆(cui)(cui)性(xing)組織有關。當采用Ni13-Cr16型奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接9%Ni鋼時熔合(he)(he)(he)區(qu)(qu)既非奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼，也(ye)非9%Ni鋼化學成分。9%Ni鋼和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼都具有良好的韌(ren)性(xing)，但(dan)這時熔合(he)(he)(he)區(qu)(qu)中的Cr、Mn等元素的含量都比9%Ni鋼高(gao)，碳也(ye)在(zai)熔合(he)(he)(he)區(qu)(qu)偏(pian)聚，其硬(ying)度為(wei)363~380HV,明(ming)顯高(gao)于焊(han)縫(feng)金屬（207HV)和(he)熱影響區(qu)(qu)（308~332HV).熔合(he)(he)(he)區(qu)(qu)的硬(ying)度偏(pian)高(gao)的位(wei)置是(shi)在(zai)焊(han)縫(feng)邊界上的不(bu)完全混(hun)合(he)(he)(he)區(qu)(qu)。該區(qu)(qu)的硬(ying)脆(cui)(cui)性(xing)主要是(shi)因為(wei)形(xing)成了(le)有板(ban)條馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)孿(luan)晶馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組成的混(hun)合(he)(he)(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)所致。
③. 熱影響區(qu)
9%Ni鋼焊接時(shi)在(zai)加(jia)熱(re)(re)到(dao)700~900℃以(yi)及1250℃以(yi)上(shang)的區域(yu)，其(qi)韌(ren)(ren)性明顯(xian)惡化。而(er)(er)加(jia)熱(re)(re)到(dao)1050~1250℃時(shi)韌(ren)(ren)性有所回升(sheng)。在(zai)700~900℃區間加(jia)熱(re)(re)時(shi)，由于(yu)(yu)它是處于(yu)(yu)鐵素(su)體(ti)－奧氏(shi)(shi)體(ti)兩相區，加(jia)熱(re)(re)時(shi)生成部(bu)分(fen)高碳(tan)奧氏(shi)(shi)體(ti)，冷(leng)卻(que)后轉變為島狀馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)，因此很脆(cui)。在(zai)1050~1250℃區間加(jia)熱(re)(re)時(shi)，由于(yu)(yu)奧氏(shi)(shi)體(ti)轉變已完成，得到(dao)均勻的奧氏(shi)(shi)體(ti)，冷(leng)卻(que)后轉變為低碳(tan)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)，因此韌(ren)(ren)性較(jiao)高。而(er)(er)加(jia)熱(re)(re)達1350℃時(shi)，晶粒粗大(da)，又可能(neng)出現上(shang)貝氏(shi)(shi)體(ti)，因而(er)(er)韌(ren)(ren)性較(jiao)差。而(er)(er)在(zai)550~600℃溫(wen)度(du)加(jia)熱(re)(re)時(shi)，能(neng)得到(dao)較(jiao)多的逆轉奧氏(shi)(shi)體(ti)，因而(er)(er)韌(ren)(ren)性較(jiao)高。此外(wai)，冷(leng)卻(que)速度(du)對低溫(wen)韌(ren)(ren)性也有影響(xiang)。冷(leng)卻(que)速度(du)越快(kuai)，韌(ren)(ren)性越好。鋼中磷含量對韌(ren)(ren)性也有影響(xiang)，當硫為0.005%時(shi)，；磷應在(zai)0.009%以(yi)下為好。
2. 焊接熱(re)裂紋
①. 弧(hu)坑裂紋
用(yong)奧氏體型焊(han)條焊(han)接9%Ni鋼時，大多有(you)熱(re)裂紋(wen)傾向，特別是(shi)打底焊(han)和定(ding)位焊(han)中。若有(you)夾(jia)(jia)渣(zha)，夾(jia)(jia)渣(zha)處也能產生(sheng)熱(re)裂紋(wen)。
裂(lie)紋傾(qing)向(xiang)還與焊(han)(han)(han)接位(wei)置有關(guan)，橫(heng)焊(han)(han)(han)和平焊(han)(han)(han)裂(lie)紋傾(qing)向(xiang)小(xiao)，而立(li)焊(han)(han)(han)和仰焊(han)(han)(han)裂(lie)紋傾(qing)向(xiang)大(da)。
用TH17/15TTW焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)，由于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)中Cr/Ni之(zhi)比值(zhi)小于1.48,初生相(xiang)為γ相(xiang)，造(zao)成硫、磷的(de)偏析，形成較大的(de)脆(cui)性溫(wen)度區(qu)間而易于開裂。當采用25-20奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)條焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)，就(jiu)不(bu)容易產生熱(re)(re)裂紋。這主要是焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)中有(you)害(hai)元素(su)(su)硫、硅含量低(di)，有(you)益(yi)元素(su)(su)錳含量高，故熱(re)(re)裂紋傾向小。鎢的(de)加入，一般也認為有(you)利于減小熱(re)(re)裂紋傾向。
②. 液化裂紋
液(ye)化裂紋的產(chan)生(sheng)是(shi)由(you)于在9%Ni鋼焊縫(feng)的晶界上有硫、磷等雜質元(yuan)素的偏析，在后續(xu)焊道的作用(yong)下(xia)，晶界上的低熔點物質液(ye)化而形成(cheng)的。
③. 顯微疏(shu)松
這種(zhong)缺(que)陷產生(sheng)主(zhu)要在熔合(he)區，一般尺寸很小，要放大(da)100倍以上才能看清楚。也(ye)有把(ba)(ba)這種(zhong)顯微(wei)(wei)疏(shu)松叫(jiao)做折(zhe)疊中顯微(wei)(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)。所(suo)謂折(zhe)疊，是(shi)焊(han)接中由于電(dian)弧的(de)(de)攪動，把(ba)(ba)熔化了的(de)(de)母(mu)材(cai)帶(dai)入(ru)(ru)熔池(chi)中，但未(wei)能與熔化了的(de)(de)焊(han)條(tiao)金(jin)(jin)(jin)屬混合(he)，使(shi)兩種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬相間(jian)存在于熔池(chi)邊緣的(de)(de)未(wei)完(wan)全混合(he)區。卷入(ru)(ru)的(de)(de)母(mu)材(cai)其(qi)成分基(ji)本上還(huan)是(shi)9%Ni鋼的(de)(de)成分。因(yin)為焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)比9%Ni鋼高得多，所(suo)以其(qi)熔點(dian)也(ye)低于9%Ni鋼。因(yin)此陷入(ru)(ru)不完(wan)全熔合(he)區的(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)結晶晚于熔化了的(de)(de)母(mu)材(cai)金(jin)(jin)(jin)屬，被母(mu)材(cai)金(jin)(jin)(jin)屬所(suo)包(bao)圍(wei)，似乎形(xing)成了折(zhe)疊。當陷入(ru)(ru)母(mu)材(cai)金(jin)(jin)(jin)屬所(suo)包(bao)圍(wei)的(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬尚(shang)未(wei)完(wan)全結晶，而(er)且受到(dao)焊(han)接接頭(tou)拘束應力的(de)(de)作(zuo)用(yong)，又沒有液態金(jin)(jin)(jin)屬補充時，就形(xing)成了裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。要消除(chu)這種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)，根本的(de)(de)辦法是(shi)減少金(jin)(jin)(jin)屬中的(de)(de)有害(hai)雜質硫(liu)、磷等。采用(yong)正確的(de)(de)收弧技術及運條(tiao)方式，也(ye)是(shi)可以避(bi)免弧坑(keng)產生(sheng)熱(re)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)。
3. 焊(han)接(jie)冷裂(lie)紋
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. 電弧的磁偏(pian)吹
9%Ni鋼(gang)易(yi)帶磁，因此焊(han)接9%Ni鋼(gang)時易(yi)發生(sheng)磁偏吹。解決方法：嚴禁用磁鐵；焊(han)件長度方向不要南(nan)北放，以(yi)免與地(di)磁同向；要盡量用交(jiao)流(liu)電源焊(han)接，避免用大電流(liu)的碳弧氣刨清根。
5. 熔合不良
用高Ni焊條（如Ni70)進行焊接(jie)時(shi)，由于其(qi)與(yu)母材熔點相差太大，易造(zao)成熔合不良。這(zhe)要在操作上改善(shan)運條方(fang)式加以克服。
