9%Ni鋼(gang)以(yi)其(qi)優異的(de)(de)(de)低(di)溫韌性被(bei)認為是(shi)(shi)制造低(di)溫壓力容器的(de)(de)(de)優良材料。焊(han)(han)接(jie)(jie)9%Ni鋼(gang)時(shi)可能遇到的(de)(de)(de)問題主要是(shi)(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)低(di)溫韌性、熱(re)裂紋、冷裂紋、電(dian)弧磁偏吹(chui)和熔合不良等。這些問題與焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法(fa)、焊(han)(han)接(jie)(jie)材料和焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)有很大關系(xi)。
1. 焊(han)接接頭的低(di)溫韌性問題
焊接接頭的(de)低(di)溫韌性對(dui)9%Ni鋼(gang)來說是個非常重要(yao)的(de)問題，
包括焊縫金(jin)屬、熔(rong)合區(qu)和熱影響區(qu)三個區(qu)域，都可能發生(sheng)韌(ren)性惡化。
①. 焊縫金屬
焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)低溫韌(ren)(ren)性(xing)與(yu)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)有關。用(yong)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)成(cheng)分相同的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)時(shi)，焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)韌(ren)(ren)性(xing)很差(cha)，主(zhu)要是因(yin)為焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)含(han)(han)氧量(liang)(liang)太高(gao)。如果硅含(han)(han)量(liang)(liang)也較(jiao)高(gao)，其(qi)韌(ren)(ren)性(xing)降低更大(da)。所以(yi)，只(zhi)有在TIG焊(han)(han)接(jie)時(shi)才采用(yong)同質焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。9%Ni鋼的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)主(zhu)要采用(yong)Ni基(ji)(ji)、Fe-Ni基(ji)(ji)和Ni-Cr奧氏體不(bu)銹鋼等三種類(lei)型。Ni基(ji)(ji)和Fe-Ni基(ji)(ji)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)低溫性(xing)能良好，線脹系數(shu)(shu)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)相近，但成(cheng)本高(gao)，強度偏低。Ni13-Cr16奧氏體不(bu)銹鋼型焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)強度稍高(gao)，但低溫韌(ren)(ren)性(xing)較(jiao)差(cha)，線脹系數(shu)(shu)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)相差(cha)較(jiao)大(da)，而且(qie)易在熔合(he)區出現(xian)脆硬(ying)組(zu)織。用(yong)同質焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)焊(han)(han)9%Ni鋼時(shi)，其(qi)韌(ren)(ren)性(xing)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)相近。
②. 熔合區
熔(rong)合(he)區(qu)(qu)的(de)低(di)溫韌性(xing)(xing)主要與出現脆性(xing)(xing)組織(zhi)有(you)關(guan)。當采用Ni13-Cr16型奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接9%Ni鋼(gang)(gang)時熔(rong)合(he)區(qu)(qu)既非(fei)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，也非(fei)9%Ni鋼(gang)(gang)化學(xue)成分。9%Ni鋼(gang)(gang)和奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)都具有(you)良好的(de)韌性(xing)(xing)，但這時熔(rong)合(he)區(qu)(qu)中的(de)Cr、Mn等元素的(de)含量都比9%Ni鋼(gang)(gang)高(gao)，碳也在熔(rong)合(he)區(qu)(qu)偏聚(ju)，其硬(ying)度為(wei)363~380HV,明顯高(gao)于焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)（207HV)和熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)（308~332HV).熔(rong)合(he)區(qu)(qu)的(de)硬(ying)度偏高(gao)的(de)位置是在焊(han)縫(feng)(feng)邊界上的(de)不(bu)完全混(hun)合(he)區(qu)(qu)。該區(qu)(qu)的(de)硬(ying)脆性(xing)(xing)主要是因為(wei)形成了有(you)板條馬(ma)氏體(ti)和孿晶馬(ma)氏體(ti)組成的(de)混(hun)合(he)馬(ma)氏體(ti)所致。
③. 熱影響區(qu)
9%Ni鋼(gang)焊接時(shi)(shi)(shi)在(zai)加(jia)(jia)(jia)熱(re)到(dao)700~900℃以及1250℃以上的(de)區(qu)域，其(qi)韌(ren)(ren)性明顯惡化。而(er)加(jia)(jia)(jia)熱(re)到(dao)1050~1250℃時(shi)(shi)(shi)韌(ren)(ren)性有所回(hui)升(sheng)。在(zai)700~900℃區(qu)間加(jia)(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)，由于它是處于鐵(tie)素體(ti)－奧(ao)氏(shi)體(ti)兩相(xiang)區(qu)，加(jia)(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)生成(cheng)部分高碳奧(ao)氏(shi)體(ti)，冷卻后(hou)轉變(bian)為(wei)島(dao)狀馬(ma)氏(shi)體(ti)，因此(ci)很脆。在(zai)1050~1250℃區(qu)間加(jia)(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)，由于奧(ao)氏(shi)體(ti)轉變(bian)已完(wan)成(cheng)，得(de)到(dao)均勻的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)，冷卻后(hou)轉變(bian)為(wei)低碳馬(ma)氏(shi)體(ti)，因此(ci)韌(ren)(ren)性較(jiao)高。而(er)加(jia)(jia)(jia)熱(re)達1350℃時(shi)(shi)(shi)，晶粒粗大，又可能出(chu)現上貝氏(shi)體(ti)，因而(er)韌(ren)(ren)性較(jiao)差(cha)。而(er)在(zai)550~600℃溫度加(jia)(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi)，能得(de)到(dao)較(jiao)多的(de)逆轉奧(ao)氏(shi)體(ti)，因而(er)韌(ren)(ren)性較(jiao)高。此(ci)外(wai)，冷卻速度對低溫韌(ren)(ren)性也(ye)有影響。冷卻速度越(yue)快，韌(ren)(ren)性越(yue)好(hao)。鋼(gang)中(zhong)磷含量對韌(ren)(ren)性也(ye)有影響，當硫為(wei)0.005%時(shi)(shi)(shi)，；磷應(ying)在(zai)0.009%以下為(wei)好(hao)。
2. 焊接熱裂(lie)紋
①. 弧坑裂紋
用奧氏體型焊(han)(han)(han)條焊(han)(han)(han)接9%Ni鋼時，大多有熱(re)(re)裂(lie)紋傾(qing)向，特別是打底焊(han)(han)(han)和定位焊(han)(han)(han)中。若有夾(jia)渣(zha)，夾(jia)渣(zha)處也能產生熱(re)(re)裂(lie)紋。
裂(lie)紋(wen)傾向還與焊(han)接位置有關，橫焊(han)和(he)平焊(han)裂(lie)紋(wen)傾向小，而立焊(han)和(he)仰焊(han)裂(lie)紋(wen)傾向大。
用TH17/15TTW焊接時，由于(yu)焊縫中Cr/Ni之(zhi)比值小于(yu)1.48,初(chu)生相(xiang)為(wei)(wei)γ相(xiang)，造(zao)成硫(liu)、磷的(de)偏(pian)析(xi)，形成較(jiao)大的(de)脆性溫度區(qu)間而易于(yu)開裂(lie)。當采用25-20奧氏體不(bu)銹鋼焊條焊接時，就不(bu)容易產生熱(re)(re)(re)裂(lie)紋(wen)。這主要是焊縫中有害元素硫(liu)、硅含(han)量(liang)低，有益(yi)元素錳含(han)量(liang)高，故熱(re)(re)(re)裂(lie)紋(wen)傾(qing)向(xiang)小。鎢的(de)加入(ru)，一般(ban)也認為(wei)(wei)有利于(yu)減小熱(re)(re)(re)裂(lie)紋(wen)傾(qing)向(xiang)。
②. 液化裂紋(wen)
液化(hua)裂紋的(de)(de)(de)產生是由于(yu)在(zai)9%Ni鋼焊(han)縫的(de)(de)(de)晶界上有硫、磷等雜質(zhi)元素(su)的(de)(de)(de)偏析，在(zai)后續焊(han)道的(de)(de)(de)作用下，晶界上的(de)(de)(de)低熔點(dian)物(wu)質(zhi)液化(hua)而形成的(de)(de)(de)。
③. 顯(xian)微疏松
這種缺陷(xian)(xian)產生主要在(zai)熔合(he)(he)(he)(he)區，一般(ban)尺寸很小，要放大100倍以(yi)上(shang)才能(neng)(neng)看清楚。也有把這種顯(xian)微(wei)疏松叫做折(zhe)疊中(zhong)(zhong)顯(xian)微(wei)裂紋的(de)(de)(de)。所謂(wei)折(zhe)疊，是(shi)(shi)焊接中(zhong)(zhong)由于(yu)電弧的(de)(de)(de)攪動，把熔化(hua)了(le)的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)帶(dai)入熔池中(zhong)(zhong)，但未(wei)能(neng)(neng)與熔化(hua)了(le)的(de)(de)(de)焊條(tiao)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)混合(he)(he)(he)(he)，使兩(liang)種金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)相間存在(zai)于(yu)熔池邊緣的(de)(de)(de)未(wei)完(wan)全(quan)(quan)混合(he)(he)(he)(he)區。卷入的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)其成分基本上(shang)還是(shi)(shi)9%Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)成分。因(yin)為焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)元素比9%Ni鋼(gang)高(gao)得多，所以(yi)其熔點也低于(yu)9%Ni鋼(gang)。因(yin)此陷(xian)(xian)入不完(wan)全(quan)(quan)熔合(he)(he)(he)(he)區的(de)(de)(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)結晶(jing)晚于(yu)熔化(hua)了(le)的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)，被母(mu)材(cai)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)所包圍，似乎形成了(le)折(zhe)疊。當陷(xian)(xian)入母(mu)材(cai)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)所包圍的(de)(de)(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)尚(shang)未(wei)完(wan)全(quan)(quan)結晶(jing)，而且受到(dao)焊接接頭拘束應(ying)力的(de)(de)(de)作(zuo)用，又(you)沒有液(ye)態金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)補(bu)充時，就形成了(le)裂紋。要消(xiao)除這種裂紋，根(gen)本的(de)(de)(de)辦法是(shi)(shi)減少(shao)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)有害雜(za)質硫、磷等。采(cai)用正確的(de)(de)(de)收弧技術及運條(tiao)方(fang)式，也是(shi)(shi)可(ke)以(yi)避免弧坑產生熱裂紋的(de)(de)(de)。
3. 焊接冷裂(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. 電弧的磁偏吹
9%Ni鋼(gang)易帶磁，因此焊接9%Ni鋼(gang)時易發(fa)生磁偏吹。解(jie)決方法：嚴禁(jin)用(yong)磁鐵；焊件長度方向不(bu)要南北放，以免與(yu)地(di)磁同向；要盡量用(yong)交流(liu)電源焊接，避免用(yong)大電流(liu)的碳弧(hu)氣(qi)刨清(qing)根。
5. 熔合不良
用高Ni焊條（如Ni70)進行(xing)焊接時，由于其與(yu)母(mu)材(cai)熔(rong)點相差太大，易造成(cheng)熔(rong)合不(bu)良。這要在(zai)操作上改善運(yun)條方式加(jia)以克(ke)服(fu)。
