9%Ni鋼(gang)以其優異的低(di)溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)被認為是(shi)制(zhi)造低(di)溫(wen)壓力容器(qi)的優良材(cai)料(liao)。焊(han)(han)接9%Ni鋼(gang)時可(ke)能(neng)遇到的問題(ti)主要是(shi)焊(han)(han)接接頭的低(di)溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)、熱裂(lie)紋、冷(leng)裂(lie)紋、電弧磁偏吹和熔合不良等。這些問題(ti)與(yu)焊(han)(han)接方(fang)法、焊(han)(han)接材(cai)料(liao)和焊(han)(han)接工藝有很(hen)大關系。
1. 焊接接頭的低溫(wen)韌性問題
焊接(jie)接(jie)頭的低(di)溫韌(ren)性對9%Ni鋼來說是(shi)個非常(chang)重要(yao)的問題，
包括焊縫金屬、熔(rong)合區和(he)熱影響區三個區域，都(dou)可能發生韌性惡化(hua)。
①. 焊(han)縫金(jin)屬(shu)
焊(han)(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)(de)低(di)溫韌性(xing)(xing)與(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)有關。用與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)成分相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)時(shi)，焊(han)(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)很(hen)差(cha)，主要是因為焊(han)(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)(de)含(han)氧量太(tai)高(gao)(gao)。如(ru)果硅含(han)量也較(jiao)高(gao)(gao)，其韌性(xing)(xing)降低(di)更大。所以，只(zhi)有在TIG焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)才采用同質(zhi)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)。9%Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)主要采用Ni基、Fe-Ni基和(he)Ni-Cr奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)等三種類型(xing)。Ni基和(he)Fe-Ni基焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)低(di)溫性(xing)(xing)能良好，線脹(zhang)系數(shu)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)近，但(dan)成本高(gao)(gao)，強度偏低(di)。Ni13-Cr16奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)型(xing)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)強度稍高(gao)(gao)，但(dan)低(di)溫韌性(xing)(xing)較(jiao)差(cha)，線脹(zhang)系數(shu)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)差(cha)較(jiao)大，而且易在熔合區出現脆(cui)硬組織(zhi)。用同質(zhi)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)焊(han)(han)9%Ni鋼(gang)時(shi)，其韌性(xing)(xing)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)近。
②. 熔合區
熔合區的(de)低(di)溫韌性主要與(yu)出(chu)現脆(cui)性組織有(you)關。當采用Ni13-Cr16型(xing)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)焊(han)接9%Ni鋼(gang)(gang)時(shi)熔合區既非(fei)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)，也非(fei)9%Ni鋼(gang)(gang)化學(xue)成分。9%Ni鋼(gang)(gang)和(he)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)都具有(you)良好的(de)韌性，但這時(shi)熔合區中的(de)Cr、Mn等元素的(de)含量都比9%Ni鋼(gang)(gang)高，碳(tan)也在熔合區偏(pian)聚，其硬(ying)度(du)為(wei)363~380HV,明顯高于焊(han)縫金屬（207HV)和(he)熱影響區（308~332HV).熔合區的(de)硬(ying)度(du)偏(pian)高的(de)位置是(shi)在焊(han)縫邊界上的(de)不完全混(hun)合區。該區的(de)硬(ying)脆(cui)性主要是(shi)因為(wei)形成了有(you)板條馬氏(shi)體和(he)孿晶(jing)馬氏(shi)體組成的(de)混(hun)合馬氏(shi)體所致。
③. 熱影響區(qu)
9%Ni鋼焊接時(shi)在加(jia)(jia)熱(re)到(dao)700~900℃以及(ji)1250℃以上(shang)的區域，其韌(ren)(ren)性(xing)(xing)明顯惡化。而(er)加(jia)(jia)熱(re)到(dao)1050~1250℃時(shi)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)有(you)所回升。在700~900℃區間加(jia)(jia)熱(re)時(shi)，由(you)于它是處于鐵素(su)體(ti)(ti)－奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)兩相(xiang)區，加(jia)(jia)熱(re)時(shi)生成部分高碳(tan)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)，冷(leng)卻后(hou)轉變(bian)(bian)為(wei)島狀馬(ma)氏體(ti)(ti)，因(yin)此很脆(cui)。在1050~1250℃區間加(jia)(jia)熱(re)時(shi)，由(you)于奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)已完成，得(de)到(dao)均勻的奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)，冷(leng)卻后(hou)轉變(bian)(bian)為(wei)低(di)碳(tan)馬(ma)氏體(ti)(ti)，因(yin)此韌(ren)(ren)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高。而(er)加(jia)(jia)熱(re)達1350℃時(shi)，晶粒粗大，又可(ke)能出現上(shang)貝氏體(ti)(ti)，因(yin)而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差。而(er)在550~600℃溫度(du)加(jia)(jia)熱(re)時(shi)，能得(de)到(dao)較(jiao)(jiao)多的逆轉奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)，因(yin)而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高。此外，冷(leng)卻速(su)度(du)對低(di)溫韌(ren)(ren)性(xing)(xing)也有(you)影(ying)響。冷(leng)卻速(su)度(du)越快(kuai)，韌(ren)(ren)性(xing)(xing)越好。鋼中磷(lin)含(han)量對韌(ren)(ren)性(xing)(xing)也有(you)影(ying)響，當硫為(wei)0.005%時(shi)，；磷(lin)應在0.009%以下為(wei)好。
2. 焊接熱裂紋(wen)
①. 弧坑裂(lie)紋
用奧氏(shi)體型焊條(tiao)焊接9%Ni鋼時，大多有(you)熱(re)裂紋(wen)傾向，特別是(shi)打(da)底焊和定位焊中。若有(you)夾(jia)渣，夾(jia)渣處也能產生熱(re)裂紋(wen)。
裂紋傾向(xiang)還與焊接(jie)位置(zhi)有關，橫焊和(he)平焊裂紋傾向(xiang)小(xiao)，而立焊和(he)仰焊裂紋傾向(xiang)大。
用(yong)TH17/15TTW焊(han)(han)接時，由(you)于焊(han)(han)縫(feng)中Cr/Ni之比(bi)值(zhi)小于1.48,初生相(xiang)為γ相(xiang)，造成硫、磷(lin)的(de)偏析，形成較(jiao)大的(de)脆性溫度區(qu)間(jian)而易于開裂。當采用(yong)25-20奧氏(shi)體不(bu)銹鋼焊(han)(han)條焊(han)(han)接時，就不(bu)容(rong)易產生熱(re)裂紋。這(zhe)主要是焊(han)(han)縫(feng)中有(you)害(hai)元(yuan)素(su)硫、硅含(han)(han)量低，有(you)益(yi)元(yuan)素(su)錳含(han)(han)量高(gao)，故熱(re)裂紋傾向小。鎢的(de)加(jia)入，一般(ban)也認(ren)為有(you)利于減小熱(re)裂紋傾向。
②. 液化裂紋
液化裂紋(wen)的(de)產生是由于在9%Ni鋼焊縫的(de)晶(jing)界上有硫、磷(lin)等(deng)雜質(zhi)元(yuan)素(su)的(de)偏(pian)析(xi)，在后續焊道的(de)作用(yong)下(xia)，晶(jing)界上的(de)低熔點(dian)物(wu)質(zhi)液化而形(xing)成(cheng)的(de)。
③. 顯微(wei)疏松
這(zhe)種(zhong)(zhong)缺陷(xian)產生主(zhu)要在熔(rong)合(he)(he)(he)區(qu)(qu)，一般尺寸(cun)很小(xiao)，要放(fang)大100倍以上(shang)才能(neng)看清楚。也(ye)有把這(zhe)種(zhong)(zhong)顯微(wei)疏(shu)松叫做折疊(die)中(zhong)顯微(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。所(suo)謂折疊(die)，是焊(han)接中(zhong)由于(yu)(yu)電弧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪(jiao)動，把熔(rong)化(hua)(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)(cai)帶入熔(rong)池中(zhong)，但未(wei)(wei)能(neng)與熔(rong)化(hua)(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)條金(jin)屬(shu)(shu)混(hun)合(he)(he)(he)，使兩種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)相(xiang)間存(cun)在于(yu)(yu)熔(rong)池邊緣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)未(wei)(wei)完全混(hun)合(he)(he)(he)區(qu)(qu)。卷入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)(cai)其成分(fen)基本上(shang)還(huan)是9%Ni鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)。因(yin)為焊(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)元素比9%Ni鋼高得多(duo)，所(suo)以其熔(rong)點也(ye)低(di)于(yu)(yu)9%Ni鋼。因(yin)此陷(xian)入不完全熔(rong)合(he)(he)(he)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結晶(jing)晚于(yu)(yu)熔(rong)化(hua)(hua)了的(de)(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)，被母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包(bao)圍，似乎形(xing)成了折疊(die)。當(dang)陷(xian)入母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)所(suo)包(bao)圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)尚未(wei)(wei)完全結晶(jing)，而且受到焊(han)接接頭拘束應力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)，又(you)沒(mei)有液(ye)態金(jin)屬(shu)(shu)補充時(shi)，就形(xing)成了裂(lie)(lie)紋(wen)。要消除這(zhe)種(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)，根本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法(fa)是減少金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有害(hai)雜質硫、磷等。采(cai)用(yong)正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)收弧技術(shu)及運(yun)條方(fang)式，也(ye)是可以避(bi)免弧坑(keng)產生熱裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
3. 焊接冷裂紋
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(hu)的(de)磁偏吹
9%Ni鋼(gang)易(yi)帶磁(ci)(ci)，因此焊接9%Ni鋼(gang)時易(yi)發生(sheng)磁(ci)(ci)偏吹。解決方法(fa)：嚴禁用(yong)磁(ci)(ci)鐵；焊件長度方向不要南北放，以免與地磁(ci)(ci)同(tong)向；要盡量用(yong)交流(liu)電源(yuan)焊接，避免用(yong)大電流(liu)的碳弧氣刨(bao)清根。
5. 熔合不良
用高(gao)Ni焊(han)條（如Ni70)進行焊(han)接時，由于其與母(mu)材熔點相(xiang)差太大，易造成熔合不良。這要在操作上(shang)改善運條方式加以(yi)克服(fu)。
