《安全技术》之浅谈真空冶炼炉用奥氏体不锈钢的焊接缺陷及预防措施

1、真空熔炼炉用奥氏体不锈钢焊接缺陷及预防措施的探讨奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，目前在工业上应用广泛。详细分析了奥氏体不锈钢焊接过程中热裂纹、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂的原因及预防措施。通过在生产中防止它们，可以获得优良的焊接接头。不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。根据合金元素和显微组织，不锈钢可分为五种类型：马氏体钢；铁素体钢、奥氏体钢、沉淀硬化钢；双相钢。奥氏体不锈钢是在铬含量为18%的铁素体不锈钢中添加镍、锰和氮等奥氏体形成元素而获得的一系列钢种。它是目前工业上使用最广泛的不锈钢，广泛用于化学容器、食品工业和机械设备。奥氏体不锈钢通常用作真空熔炼炉的炉体材料。1.奥氏体不锈钢的焊接缺陷1.1。粒间

2、腐蚀晶粒间发生腐蚀，导致晶粒间结合力丧失，强度几乎完全丧失。当受到应力时，它将沿晶界断裂。1.1.1。原因根据贫铬理论，当焊缝和热影响区加热到敏化温度(危险温度区)450 850时，由于铬原子半径越大，扩散速度越小，过饱和碳向奥氏体晶界扩散，在晶界形成Cr23C6，在晶界形成铬化合物，导致贫铬晶界，不足以抗腐蚀。预防措施1.1.2.1。应使用低碳或超低碳(钨(碳)0.03%)不锈钢焊接材料来控制碳含量。1.1.2.2。添加稳定剂在钢和焊接材料中添加钛、铌和其他对碳的亲和力比铬更强的元素可以与碳结合形成稳定的碳化物，从而避免奥氏体晶界处的铬损耗。常用的不锈钢和焊接材料都含有钛和铌，如1Cr18N

3、i9Ti、E347-15焊条、H0Cr19Ni9Ti焊丝等。1.1.2.3。利用焊丝或焊条的双向结构，将一定量的铁素体形成元素如铬、硅、铝、钼等熔化到焊缝中，使焊缝形成奥氏体铁素体的双相结构。由于铬在铁素体中的扩散速度快于在奥氏体中的扩散速度，铬迅速扩散到铁素体的晶界，减少了奥氏体晶界的缺铬现象。一般来说，焊缝金属中的铁素体含量控制在5% 10%。如果铁素体太多，焊缝会变脆。1.1.2.4。快速冷却由于奥氏体不锈钢不会硬化，在焊接过程中，您可以尝试提高焊接接头的冷却速度，例如铜垫板或焊件下的直接水冷。在焊接过程中，可以采用小电流、大焊接速度、短电弧、多道焊等措施来缩短焊接接头在危险温度区域的停

4、留时间，以免形成贫铬区。1.1.2.5。固溶处理或均匀化热处理后，将焊接接头加热至1050 1100，使碳化物重新溶解为奥氏体，然后迅速冷却，形成稳定的单相奥氏体组织。此外，还可以在850 900进行2h的均匀化热处理。此时，奥氏体晶粒中的铬向晶界扩散，晶界处的铬含量再次达到12%以上，不会发生晶间腐蚀。1.2。热裂解奥氏体不锈钢在焊接过程中比较容易产生热裂纹，包括焊缝的纵向和横向裂纹、凹坑裂纹、打底焊缝的根部裂纹和多层焊接的层间裂纹等。特别是镍含量高的奥氏体不锈钢更容易生产。1.2.1。原因1.2.1.1。奥氏体不锈钢的液固相线范围大，结晶时间长，单相奥氏体结晶方向性强，杂质偏析严重。1.2

5、.1.2。导热系数小，线膨胀系数大，焊接时会产生较大的焊接内应力(一般是焊缝和热影响区的拉应力)。1.2.1.3。奥氏体不锈钢中的成分，如碳、硫、磷、镍等。会在熔池中形成低熔点的共晶。例如，Ni3S2的熔点1.2.2.1。对于双相组织的焊缝，尽量使焊缝金属具有奥氏体和铁素体双相组织。铁素体含量控制在3-5%以下，可扰乱奥氏体柱状晶方向，细化晶粒。铁素体比奥氏体能溶解更多的杂质，从而减少低熔点共晶在奥氏体晶界的偏析。1.2.2.2。焊接工艺措施在焊接过程中，应尽可能选用优质碱性焊条，采用小丝能量、小电流、快速无摆焊，末端应尽可能填充弧坑，打底采用氩弧焊等。可以减少焊接应力和弧坑裂纹。1.2.2.

6、3。控制化学成分，严格限制焊缝中硫、磷等杂质的含量，减少低熔点共晶。1.3。应力腐蚀裂纹应力和腐蚀介质共同作用下金属的腐蚀损伤。应力腐蚀的最大特点之一是腐蚀介质和材料的选择性结合。奥氏体不锈钢的应力腐蚀主要是由盐酸和氯化物中含有氯离子的介质，以及硫酸、硝酸、氢氧化物(碱)、海水、水蒸气、H2S水溶液、浓碳酸氢钠NH3氯化钠水溶液等介质引起的。1.3.1。原因应力腐蚀开裂(SCC)是一种延迟开裂现象，发生在焊接接头在特定腐蚀环境中承受拉伸应力时。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂(SCC)是焊接接头的一种严重失效模式，表现为无塑性变形的脆性失效。预防措施1.3.2.1。合理制定成形工艺和装配工艺可以尽可能减少冷加工变形，避免强制装配，防止装配过程中出现各种伤痕。1.3.2.2。合理选择的焊接材料焊缝和母材应具有良好的匹配性，无任何不良组织，如晶粒粗化和硬脆马氏体。1.3.2.3。采取适当的焊接工艺，确保焊缝成形良好，不会产生任何应力集中或点蚀缺陷。例如，避免交叉焊接，将Y形坡口改为X形坡口，适当减小坡口角度，采用短焊道，采用小线能量。1.3.2.4。应力消除处理焊后热处理，如焊