奥氏体不锈钢焊接特性

1.奥氏体不锈钢的焊接特性

奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，但对于不同类型的奥氏体不锈钢，在焊接过程中奥氏体从高温冷却到室温时，由于C、Cr、Ni、Mo等合金元素的差异，金相组织转变的差异，稳定元素Ti和Nb+Ta的变化，或者焊接材料和焊接工艺的不同，其焊接接头可能会出现以下一种或多种问题和缺陷。

（1）晶间腐蚀倾向：当奥氏体不锈钢在焊接热循环下停留在450~850℃的温度范围内，或加热到450~850℃的温度范围内时，热影响区奥氏体不锈钢的碳和铬形成碳化铬，使晶界奥氏体局部贫铬，造成腐蚀，失去耐蚀性。根据缺铬理论，焊缝金属的晶界上析出碳化铬，因此晶界腐蚀的主要原因是缺铬。由于焊接时过热温度达到1200℃，使Nb和Ti稳定，使Nb和Ti的碳化物大量溶解，使Nb和Ti原子不能及时散开，使Nb和Ti的碳化物在冷却过程中发生沉淀，导致Nb和Ti原子来不及散开，使活性碳原子在奥氏体晶界过饱和，在敏化温度区加热后，使碳化铬优先沉淀于晶界，从而导致贫铬的晶界，形成晶间腐蚀。热影响区敏感温度区的晶间腐蚀发生在600~1000℃范围内，这也是由于奥氏体晶界碳化铬的析出和晶间缺铬的形成造成的。

（2）应力腐蚀开裂倾向：焊接接头应力腐蚀开裂的特点是：局部性；裂纹从表面开始，整体呈树枝状。通过锤击焊缝，振荡焊缝，喷丸等方法，使表面处于压应力状态，还可对含有硝酸铵或硝酸铵的稳定奥氏体不锈钢进行850~900℃的稳定处理。此外，调整焊缝金属的合金组成使其具有奥氏体-铁素体双相结构，或采用奥氏体-铁素体双向不锈钢，也能有效防止应力腐蚀开裂。

（3）热裂纹倾向：与其他不锈钢相比，奥氏体不锈钢具有更高的热敏感性，在焊缝和近焊缝区域存在产生热裂纹的可能性。热裂纹通常分为三类：凝固裂纹、液化裂纹和高温塑性损失裂纹。固化裂纹主要出现在焊缝部位。液化裂纹主要出现在熔合线附近或多层多道焊层间的近缝区域。焊缝中金属凝固结晶结束时，常出现高温失塑裂纹。

（4）焊接接头的脆性倾向：低温下使用奥氏体不锈钢焊接接头时，为了满足低温韧性要求，焊接组织一般采用单一的奥氏体组织，避免出现δ铁素体，否则会使低温韧性、塑性大大降低。奥氏体不锈钢焊接过程中，焊缝中γ相和δ相都可能发生σ相变。σ相是一种硬化的金属间化合物，主要集中在奥氏体柱状晶的晶界，成分不确定，晶格复杂。这主要是由于σ相在焊缝中的析出，导致焊缝的塑性和韧性严重下降，抗晶间腐蚀能力下降。

2.奥氏体型不锈钢的焊接工艺要点

奥氏体不锈钢可采用焊条弧焊、钨极弧焊、熔化极气保护焊、埋弧焊等。在焊接奥氏体不锈钢时，应正确选择焊接材料，尽量选择碳量较低、含有稳定元素（Nb）的焊接材料，以避免碳化物和铬化物造成晶界贫铬，从而提高焊缝抗晶间腐蚀能力；

选择含适量铁素体促进元素（Cr，Mo，Si等）的奥氏体不锈钢焊接材料，可获得奥氏体加少量铁素体双相组织的焊缝，从而提高奥氏体不锈钢焊缝的耐晶间腐蚀性能和抗热裂纹能力；采用窄焊道焊接技术，尽可能采用无摇摆或无摇摆小摇摆焊接，并在保证熔合良好的情况下，采用更小的焊接电流，更低的电弧电压，更快的焊接速度；

在焊接过程中，必须保持焊接部件中间层温度较低，必要时可采取强制冷却（如水冷、吹压空气）措施，控制焊接过程中的中间层温度和焊后温度，最大限度地减少焊缝在450～850℃范围内的停留时间。

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