奧氏體不銹鋼焊接接頭常見問題及分析

趙肖飛 車秀花

摘 要：奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。當(dāng)鋼中含鉻18%左右、含鎳8～10%時，便有穩(wěn)定的奧氏體組織產(chǎn)生時，稱為奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼無磁性、它不能通過熱處理方法提高強度和硬度，如經(jīng)淬火也不能硬化，而用加工硬化的方法可使奧氏體不銹鋼強化。但它比其它不銹鋼具有更優(yōu)良的耐腐性、耐熱性和塑性，可焊性良好，是不銹鋼中得到最廣泛應(yīng)用的一種。奧氏體不銹鋼與其他不銹鋼相比較易焊接。但由于合金成分含量不同、金相組織轉(zhuǎn)變及穩(wěn)定化元素的變化，在將其進行實際應(yīng)用的過程中，會受到多種因素的限制影響，焊件質(zhì)量較差，對其使用壽命和質(zhì)量造成不良影響。導(dǎo)致焊接缺陷問題的發(fā)生，焊接接頭常出現(xiàn)以下問題，現(xiàn)總結(jié)如下：

關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼; 焊接接頭; 問題分析;

Abstract： austenitic stainless steel refers to stainless steel with austenitic structure at room temperature. When the steel contains about 18% chromium， nickel 8～10%， there is a stable austenitic structure， known as austenitic stainless steel. Austenitic stainless steel without magnetic， it can not improve the strength and hardness through heat treatment method， such as quenching can not harden， and with the method of processing hardening can make austenitic stainless steel strengthened. But it is better than other stainless steel corrosion resistance， heat resistance and plastic， good weldability， is the most widely used in stainless steel. Austenitic stainless steels are easier to weld than other stainless steels. However， due to the different content of alloy composition， the change of metallographic structure and the change of stabilizing elements， the alloy will be restricted by a variety of factors in the process of its practical application. As a result of the occurrence of welding defects， the welding joints often have the following problems， which are summarized as follows：

Key words： austenitic stainless steel; Welded joint; Problem analysis;

一、焊接接頭常出現(xiàn)的問題及分析

1、熱裂紋

熱裂紋是奧氏體不銹鋼焊接時比較容易產(chǎn)生的一種缺陷，包括爆縫的縱向和橫向裂紋、火口裂紋、打底焊的根部裂紋和多層焊的層間裂紋等，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼具有較高的熱裂紋的熱裂紋敏感性，尤其焊接過程中焊工操作不當(dāng)，收弧時弧坑未填滿、接頭速度慢時最易造成弧焊裂紋。當(dāng)弧坑裂紋混入焊縫焊縫中時往往會引起熱裂紋的擴展。這是由于奧氏體不銹鋼熱導(dǎo)率小、線膨脹系數(shù)大，焊接時焊縫金屬及近縫區(qū)在高溫承受較高的拉伸應(yīng)力和拉伸應(yīng)變，加上一些雜質(zhì)元素和合金元素在粗大的柱狀晶間形成低熔點的液態(tài)膜，形成熱裂紋。

2、晶間腐蝕

奧氏體不銹鋼一般是經(jīng)固溶狀態(tài)交貨，經(jīng)固溶處理的奧氏體不銹鋼中碳過飽和，呈不穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)再次中溫加熱（一般在450～850℃之間），過飽和的碳將向晶界擴散，與Cr結(jié)合而形成Cr23C6或（Cr、Fe）23C6而沉淀于晶界，造成局部貧鉻，在腐蝕介質(zhì)下，貧鉻區(qū)的金屬就失去抗腐蝕的能力而形成晶間腐蝕。此外在部分不含Ti、Nb的不銹鋼中熱影響區(qū)的敏化區(qū)還存在敏化區(qū)腐蝕。

3、應(yīng)力腐蝕開裂

奧氏體不銹鋼焊接接頭的應(yīng)力腐蝕通常表現(xiàn)為無塑性變形的的脆性斷裂，是較嚴重的失效形式。存在拉伸應(yīng)力是應(yīng)力腐蝕開裂必不可缺少的條件。這與焊接過程中存在焊接殘余應(yīng)力、焊接過程中組織的變化以及及酸洗處理不當(dāng)?shù)戎谱鬟^程中的不當(dāng)條件有密切關(guān)系。

4、焊接接頭的脆化

奧氏體不銹鋼在低溫使用時，低溫韌性就成為關(guān)鍵性能。為滿足低溫要求，焊接過程上形成的焊縫組織最好為單相的奧氏體組織，避免形成混合相，若形成混合相，其中的鐵素體的含量高低工會對材料的低溫韌性產(chǎn)生不同的影響。實驗表明，奧氏體不銹鋼在高溫時，無論短時高溫拉伸或持久強度實驗，當(dāng)焊縫中含有較多的鐵素體元素或較多的δ相時，都會發(fā)生顯著的脆化現(xiàn)象。提高奧氏體化元素Ni的含量可防止焊接接頭脆化。

我公司是常年制作壓力容器的專業(yè)單位，壓力容器涉及到化工設(shè)備、煉油設(shè)備等等很多的不銹鋼鋼設(shè)備，以上是在不銹鋼壓力容器制作過程中常遇到的問題及經(jīng)驗分享。通過以上分析，在壓力容器的制作過程中，應(yīng)充分考慮材料選擇、焊接工藝及焊后的相關(guān)熱處理等措施，才能確保焊后設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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