9%Ni鋼以其(qi)優異(yi)的(de)低溫(wen)韌(ren)性(xing)被認為(wei)是制造低溫(wen)壓力容(rong)器(qi)的(de)優良材(cai)料。焊(han)接(jie)9%Ni鋼時可能遇到的(de)問題主(zhu)要是焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)低溫(wen)韌(ren)性(xing)、熱裂紋、冷裂紋、電(dian)弧磁偏吹和(he)熔合不良等。這些問題與焊(han)接(jie)方(fang)法、焊(han)接(jie)材(cai)料和(he)焊(han)接(jie)工藝有很大關(guan)系。
1. 焊接接頭的低溫韌性(xing)問題
焊(han)接接頭的(de)低溫(wen)韌(ren)性對9%Ni鋼來說是個非常重要的(de)問題，
包括焊縫金(jin)屬、熔合區和熱(re)影響(xiang)區三個區域，都可能發生韌性惡化。
①. 焊縫金屬
焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)與焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)有(you)關。用(yong)與母(mu)(mu)材(cai)成(cheng)分相(xiang)同的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)時，焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)很差(cha)，主要是(shi)因(yin)為(wei)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)含氧(yang)量太高。如果(guo)硅含量也較(jiao)(jiao)高，其韌(ren)性(xing)(xing)(xing)降低(di)(di)更大。所以，只有(you)在TIG焊(han)(han)接(jie)(jie)時才(cai)采用(yong)同質焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)。9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)主要采用(yong)Ni基、Fe-Ni基和Ni-Cr奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)等三種類型。Ni基和Fe-Ni基焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好，線(xian)脹系(xi)數與母(mu)(mu)材(cai)相(xiang)近，但(dan)(dan)成(cheng)本(ben)高，強度偏低(di)(di)。Ni13-Cr16奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)型焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)強度稍高，但(dan)(dan)低(di)(di)溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差(cha)，線(xian)脹系(xi)數與母(mu)(mu)材(cai)相(xiang)差(cha)較(jiao)(jiao)大，而且易在熔合(he)區(qu)出現脆硬組(zu)織。用(yong)同質焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)焊(han)(han)9%Ni鋼(gang)(gang)(gang)時，其韌(ren)性(xing)(xing)(xing)與母(mu)(mu)材(cai)相(xiang)近。
②. 熔合區
熔(rong)合(he)區(qu)的(de)(de)(de)低溫韌(ren)性主(zhu)要(yao)與(yu)出現脆(cui)性組織有(you)(you)關。當采用Ni13-Cr16型奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接9%Ni鋼(gang)時(shi)熔(rong)合(he)區(qu)既非(fei)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，也非(fei)9%Ni鋼(gang)化學成分。9%Ni鋼(gang)和奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)都(dou)(dou)具有(you)(you)良好的(de)(de)(de)韌(ren)性，但這時(shi)熔(rong)合(he)區(qu)中的(de)(de)(de)Cr、Mn等元素的(de)(de)(de)含(han)量(liang)都(dou)(dou)比(bi)9%Ni鋼(gang)高(gao)，碳也在熔(rong)合(he)區(qu)偏聚，其硬(ying)度(du)(du)為363~380HV,明顯高(gao)于焊(han)縫金(jin)屬（207HV)和熱影響區(qu)（308~332HV).熔(rong)合(he)區(qu)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)偏高(gao)的(de)(de)(de)位(wei)置是(shi)在焊(han)縫邊界上的(de)(de)(de)不(bu)完全混(hun)合(he)區(qu)。該區(qu)的(de)(de)(de)硬(ying)脆(cui)性主(zhu)要(yao)是(shi)因為形成了(le)有(you)(you)板(ban)條馬(ma)氏(shi)體(ti)和孿晶馬(ma)氏(shi)體(ti)組成的(de)(de)(de)混(hun)合(he)馬(ma)氏(shi)體(ti)所致。
③. 熱影(ying)響區
9%Ni鋼焊(han)接(jie)時在(zai)加(jia)(jia)熱到700~900℃以(yi)及(ji)1250℃以(yi)上的區域，其韌(ren)性(xing)明顯(xian)惡化。而(er)(er)加(jia)(jia)熱到1050~1250℃時韌(ren)性(xing)有所回升(sheng)。在(zai)700~900℃區間(jian)加(jia)(jia)熱時，由于(yu)它是(shi)處于(yu)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)－奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)兩相區，加(jia)(jia)熱時生成(cheng)部分高(gao)碳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，冷卻(que)后轉(zhuan)變(bian)為島狀馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因此(ci)很(hen)脆。在(zai)1050~1250℃區間(jian)加(jia)(jia)熱時，由于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)已完成(cheng)，得(de)到均勻的奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，冷卻(que)后轉(zhuan)變(bian)為低碳馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因此(ci)韌(ren)性(xing)較高(gao)。而(er)(er)加(jia)(jia)熱達1350℃時，晶粒粗大(da)，又可能出現上貝(bei)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因而(er)(er)韌(ren)性(xing)較差。而(er)(er)在(zai)550~600℃溫(wen)度(du)加(jia)(jia)熱時，能得(de)到較多的逆轉(zhuan)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，因而(er)(er)韌(ren)性(xing)較高(gao)。此(ci)外，冷卻(que)速度(du)對低溫(wen)韌(ren)性(xing)也有影(ying)響。冷卻(que)速度(du)越快，韌(ren)性(xing)越好。鋼中磷含量對韌(ren)性(xing)也有影(ying)響，當硫為0.005%時，；磷應在(zai)0.009%以(yi)下(xia)為好。
2. 焊(han)接熱裂紋
①. 弧(hu)坑裂紋
用(yong)奧氏體(ti)型焊條焊接9%Ni鋼時，大多有(you)熱裂(lie)紋(wen)傾向，特(te)別是打底焊和定位焊中。若有(you)夾渣(zha)(zha)，夾渣(zha)(zha)處(chu)也能產(chan)生熱裂(lie)紋(wen)。
裂(lie)紋傾向(xiang)還與焊接位置有關，橫焊和(he)平焊裂(lie)紋傾向(xiang)小，而立焊和(he)仰(yang)焊裂(lie)紋傾向(xiang)大。
用TH17/15TTW焊接時(shi)，由于(yu)焊縫(feng)中(zhong)Cr/Ni之比值小于(yu)1.48,初生相為(wei)γ相，造成硫、磷的(de)偏析，形成較大的(de)脆(cui)性(xing)溫(wen)度區間而易于(yu)開裂(lie)。當采用25-20奧氏體不銹(xiu)鋼焊條焊接時(shi)，就不容易產生熱裂(lie)紋(wen)。這主要是焊縫(feng)中(zhong)有害元(yuan)素(su)(su)硫、硅含量低，有益元(yuan)素(su)(su)錳含量高，故熱裂(lie)紋(wen)傾向小。鎢的(de)加入(ru)，一(yi)般也認為(wei)有利于(yu)減小熱裂(lie)紋(wen)傾向。
②. 液化裂紋
液(ye)化裂紋的(de)產(chan)生是(shi)由(you)于在9%Ni鋼焊(han)縫的(de)晶(jing)界上有硫、磷等(deng)雜(za)質元素的(de)偏析，在后(hou)續焊(han)道(dao)的(de)作用下，晶(jing)界上的(de)低熔點物質液(ye)化而(er)形(xing)成的(de)。
③. 顯微疏(shu)松
這種(zhong)(zhong)缺(que)陷產(chan)生主要(yao)在熔(rong)合區(qu)，一般尺寸很小，要(yao)放大100倍(bei)以(yi)(yi)上(shang)才能(neng)(neng)看清(qing)楚(chu)。也有(you)把這種(zhong)(zhong)顯微疏松(song)叫做折疊中(zhong)(zhong)顯微裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)謂折疊，是焊(han)接(jie)中(zhong)(zhong)由于電弧的(de)(de)(de)(de)(de)攪動，把熔(rong)化了的(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)帶入(ru)熔(rong)池中(zhong)(zhong)，但未(wei)能(neng)(neng)與(yu)熔(rong)化了的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)條(tiao)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)混合，使兩種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)相間(jian)存在于熔(rong)池邊緣的(de)(de)(de)(de)(de)未(wei)完全混合區(qu)。卷入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)其成分(fen)基本上(shang)還是9%Ni鋼的(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)。因為焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)元素比9%Ni鋼高得多，所(suo)以(yi)(yi)其熔(rong)點也低于9%Ni鋼。因此陷入(ru)不完全熔(rong)合區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)結晶晚(wan)于熔(rong)化了的(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)，被母(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包圍，似乎(hu)形(xing)成了折疊。當陷入(ru)母(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包圍的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)尚未(wei)完全結晶，而且受(shou)到焊(han)接(jie)接(jie)頭拘束應力的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)，又沒(mei)有(you)液態(tai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)補充時，就形(xing)成了裂(lie)(lie)紋(wen)。要(yao)消(xiao)除(chu)這種(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)，根本的(de)(de)(de)(de)(de)辦法(fa)是減少金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)害(hai)雜質硫、磷等(deng)。采用(yong)正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)收弧技術及運(yun)條(tiao)方式，也是可以(yi)(yi)避免(mian)弧坑產(chan)生熱裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)。
3. 焊(han)接冷裂紋(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(dian)弧的磁偏吹
9%Ni鋼(gang)易帶磁，因此焊(han)接(jie)9%Ni鋼(gang)時易發(fa)生(sheng)磁偏吹。解(jie)決方(fang)法：嚴(yan)禁用磁鐵；焊(han)件長度方(fang)向(xiang)不要(yao)(yao)南北放，以免與(yu)地(di)磁同(tong)向(xiang)；要(yao)(yao)盡量用交流電源焊(han)接(jie)，避免用大(da)電流的碳弧氣(qi)刨清根。
5. 熔(rong)合不良
用(yong)高Ni焊條（如Ni70)進行焊接時，由于其(qi)與(yu)母材熔(rong)點(dian)相差太大，易造成熔(rong)合不良。這要(yao)在操(cao)作(zuo)上改(gai)善運條方式加以克(ke)服(fu)。
