9%Ni鋼以其(qi)優異(yi)的低(di)溫韌性(xing)(xing)被認為是(shi)制造(zao)低(di)溫壓力(li)容(rong)器的優良材料。焊(han)接(jie)(jie)(jie)9%Ni鋼時可能遇到的問題主要是(shi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的低(di)溫韌性(xing)(xing)、熱裂(lie)紋、冷裂(lie)紋、電弧磁偏吹和熔合不(bu)良等。這些問題與焊(han)接(jie)(jie)(jie)方(fang)法、焊(han)接(jie)(jie)(jie)材料和焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝有很大關系。
1. 焊接(jie)接(jie)頭的低溫韌(ren)性問題
焊(han)接接頭的低溫(wen)韌性對9%Ni鋼來說是個非常重要的問題，
包括焊縫(feng)金屬、熔合區(qu)和熱影響區(qu)三個區(qu)域，都(dou)可(ke)能發(fa)生韌性惡化。
①. 焊縫金屬
焊(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)的(de)低溫韌(ren)性與(yu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)有(you)關(guan)。用(yong)(yong)與(yu)母材(cai)(cai)(cai)成(cheng)分相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)時(shi)，焊(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)的(de)韌(ren)性很差，主要是(shi)因為焊(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)的(de)含氧(yang)量(liang)太高。如果(guo)硅含量(liang)也較(jiao)高，其韌(ren)性降低更大。所(suo)以，只有(you)在(zai)TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)才采(cai)用(yong)(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。9%Ni鋼的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)主要采(cai)用(yong)(yong)Ni基、Fe-Ni基和(he)Ni-Cr奧氏體(ti)不銹鋼等(deng)三種類型(xing)。Ni基和(he)Fe-Ni基焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)低溫性能良好，線脹(zhang)系數與(yu)母材(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)近，但成(cheng)本高，強度偏(pian)低。Ni13-Cr16奧氏體(ti)不銹鋼型(xing)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)強度稍(shao)高，但低溫韌(ren)性較(jiao)差，線脹(zhang)系數與(yu)母材(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)差較(jiao)大，而且易在(zai)熔合區出現脆硬組(zu)織。用(yong)(yong)同(tong)質(zhi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)焊(han)(han)(han)(han)9%Ni鋼時(shi)，其韌(ren)性與(yu)母材(cai)(cai)(cai)相(xiang)(xiang)近。
②. 熔(rong)合(he)區(qu)
熔(rong)合區(qu)的(de)低溫韌(ren)性主要與出現脆(cui)性組織有關。當采用(yong)Ni13-Cr16型奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊(han)接9%Ni鋼(gang)(gang)時(shi)熔(rong)合區(qu)既非奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)，也非9%Ni鋼(gang)(gang)化(hua)學成(cheng)分。9%Ni鋼(gang)(gang)和奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)都具有良好的(de)韌(ren)性，但這時(shi)熔(rong)合區(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(zai)熔(rong)合區(qu)偏(pian)聚，其硬(ying)(ying)度(du)為363~380HV,明顯高(gao)于焊(han)縫金屬（207HV)和熱影(ying)響區(qu)（308~332HV).熔(rong)合區(qu)的(de)硬(ying)(ying)度(du)偏(pian)高(gao)的(de)位置是在(zai)焊(han)縫邊界上(shang)的(de)不完全混(hun)合區(qu)。該區(qu)的(de)硬(ying)(ying)脆(cui)性主要是因為形成(cheng)了有板(ban)條馬氏(shi)體(ti)和孿晶馬氏(shi)體(ti)組成(cheng)的(de)混(hun)合馬氏(shi)體(ti)所致。
③. 熱(re)影響區
9%Ni鋼焊接時(shi)(shi)(shi)(shi)在加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)到(dao)700~900℃以及1250℃以上的區(qu)域，其(qi)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)明顯(xian)惡化。而(er)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)到(dao)1050~1250℃時(shi)(shi)(shi)(shi)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)有所(suo)回(hui)升。在700~900℃區(qu)間(jian)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)，由于(yu)它(ta)是處(chu)于(yu)鐵素體－奧(ao)氏體兩相區(qu)，加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)生成(cheng)部分高(gao)碳奧(ao)氏體，冷(leng)(leng)卻(que)后轉(zhuan)變為島(dao)狀馬氏體，因此很脆。在1050~1250℃區(qu)間(jian)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)，由于(yu)奧(ao)氏體轉(zhuan)變已完成(cheng)，得到(dao)均勻的奧(ao)氏體，冷(leng)(leng)卻(que)后轉(zhuan)變為低碳馬氏體，因此韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高(gao)。而(er)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)達(da)1350℃時(shi)(shi)(shi)(shi)，晶(jing)粒(li)粗(cu)大，又(you)可能(neng)(neng)出現上貝氏體，因而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差。而(er)在550~600℃溫度(du)(du)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)(shi)(shi)(shi)，能(neng)(neng)得到(dao)較(jiao)(jiao)多(duo)的逆(ni)轉(zhuan)奧(ao)氏體，因而(er)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高(gao)。此外，冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)(du)對(dui)低溫韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)也(ye)有影響(xiang)(xiang)。冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)(du)越(yue)快，韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)越(yue)好。鋼中磷(lin)含量對(dui)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)也(ye)有影響(xiang)(xiang)，當硫為0.005%時(shi)(shi)(shi)(shi)，；磷(lin)應在0.009%以下為好。
2. 焊接熱(re)裂紋(wen)
①. 弧坑裂紋
用奧氏體型焊條焊接(jie)9%Ni鋼時，大多有熱裂(lie)紋傾向，特別是打底焊和定(ding)位焊中(zhong)。若有夾渣，夾渣處也能產生熱裂(lie)紋。
裂紋傾(qing)(qing)向(xiang)還與焊(han)接位(wei)置有關，橫焊(han)和(he)平(ping)焊(han)裂紋傾(qing)(qing)向(xiang)小，而立焊(han)和(he)仰(yang)焊(han)裂紋傾(qing)(qing)向(xiang)大。
用TH17/15TTW焊(han)(han)接(jie)時，由于(yu)(yu)焊(han)(han)縫(feng)中Cr/Ni之比值小(xiao)于(yu)(yu)1.48,初生相為γ相，造成硫(liu)、磷(lin)的偏(pian)析(xi)，形成較大的脆性(xing)溫度區間而易于(yu)(yu)開裂。當(dang)采用25-20奧氏體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)條焊(han)(han)接(jie)時，就(jiu)不(bu)容易產(chan)生熱裂紋(wen)。這主要是焊(han)(han)縫(feng)中有害元素硫(liu)、硅含量(liang)低，有益元素錳含量(liang)高，故(gu)熱裂紋(wen)傾向小(xiao)。鎢(wu)的加入，一(yi)般也認(ren)為有利(li)于(yu)(yu)減小(xiao)熱裂紋(wen)傾向。
②. 液化裂紋
液化(hua)裂紋的(de)產生(sheng)是由于在(zai)9%Ni鋼焊縫的(de)晶(jing)界上有硫、磷(lin)等雜質(zhi)元素的(de)偏析，在(zai)后續焊道的(de)作(zuo)用下，晶(jing)界上的(de)低熔(rong)點物質(zhi)液化(hua)而形(xing)成(cheng)的(de)。
③. 顯微疏松
這種(zhong)缺陷產生(sheng)主要在熔(rong)(rong)合(he)(he)區(qu)(qu)，一(yi)般尺(chi)寸很小(xiao)，要放大100倍(bei)以上才能看(kan)清(qing)楚。也(ye)有(you)把(ba)(ba)這種(zhong)顯微疏松(song)叫(jiao)做折疊中(zhong)顯微裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)。所(suo)謂折疊，是(shi)焊(han)接中(zhong)由于(yu)電(dian)弧的(de)(de)(de)攪動，把(ba)(ba)熔(rong)(rong)化了(le)的(de)(de)(de)母(mu)材帶入(ru)熔(rong)(rong)池中(zhong)，但未(wei)能與(yu)熔(rong)(rong)化了(le)的(de)(de)(de)焊(han)條金(jin)屬(shu)混合(he)(he)，使兩種(zhong)金(jin)屬(shu)相間存在于(yu)熔(rong)(rong)池邊(bian)緣的(de)(de)(de)未(wei)完全混合(he)(he)區(qu)(qu)。卷入(ru)的(de)(de)(de)母(mu)材其成(cheng)(cheng)分基本上還是(shi)9%Ni鋼的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分。因為焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)元素(su)比9%Ni鋼高得多，所(suo)以其熔(rong)(rong)點也(ye)低于(yu)9%Ni鋼。因此(ci)陷入(ru)不(bu)完全熔(rong)(rong)合(he)(he)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)結晶晚(wan)于(yu)熔(rong)(rong)化了(le)的(de)(de)(de)母(mu)材金(jin)屬(shu)，被母(mu)材金(jin)屬(shu)所(suo)包圍，似乎(hu)形成(cheng)(cheng)了(le)折疊。當陷入(ru)母(mu)材金(jin)屬(shu)所(suo)包圍的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)尚未(wei)完全結晶，而且受到焊(han)接接頭拘(ju)束應力的(de)(de)(de)作用(yong)，又沒有(you)液態金(jin)屬(shu)補充時，就形成(cheng)(cheng)了(le)裂(lie)紋(wen)。要消(xiao)除這種(zhong)裂(lie)紋(wen)，根本的(de)(de)(de)辦法是(shi)減少金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)有(you)害雜(za)質硫、磷等。采用(yong)正確(que)的(de)(de)(de)收弧技術及運(yun)條方式(shi)，也(ye)是(shi)可以避免弧坑產生(sheng)熱裂(lie)紋(wen)的(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. 電弧的磁偏吹(chui)
9%Ni鋼易(yi)帶磁，因此焊接(jie)9%Ni鋼時易(yi)發生磁偏(pian)吹。解決方法：嚴禁用磁鐵；焊件長(chang)度方向不要南(nan)北放，以免(mian)與地磁同向；要盡量(liang)用交(jiao)流(liu)電源焊接(jie)，避免(mian)用大電流(liu)的碳(tan)弧氣(qi)刨清根。
5. 熔(rong)合不良
用高Ni焊條（如Ni70)進行焊接時，由于(yu)其與(yu)母材熔(rong)點(dian)相差(cha)太大，易造成熔(rong)合不(bu)良。這要(yao)在操(cao)作上改善運條方式加以克服(fu)。
