不銹鋼是指主加元素Cr高于12%，能使鋼處于鈍化狀態(tài)、又具有不銹鋼特性的鋼。不銹鋼根據(jù)其顯微組織分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、奧氏體+鐵素體型和沉淀硬化型不銹鋼。奧氏體不銹鋼通常在常溫下的組織為純奧氏體，也有一些為奧氏體+少量鐵素體，這種少量鐵素體有助于防止熱裂紋。


奧氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)：

1、容易出現(xiàn)熱裂紋。


防止措施：（1）盡量使焊縫金屬呈雙相組織，鐵素體的含量控制在3-5%以下。因?yàn)殍F素體能大量溶解有害的S、P雜質(zhì)。（2）盡量選用堿性藥皮的優(yōu)質(zhì)焊條，以限制焊縫金屬中S、P、C等的含量。


2、晶間腐蝕：根據(jù)貧鉻理論，焊縫和熱影響區(qū)在加熱到450-850℃敏化溫度區(qū)時(shí)在晶界上析出碳化鉻，造成貧鉻的晶界，不足以抵抗腐蝕的程度。


防止措施：（1）采用低碳或超低碳的焊材，如A002等；采用含鈦、鈮等穩(wěn)定化元素的焊條，如A137、A132等。（2）由焊絲或焊條向焊縫熔入一定量的鐵素體形成元素，使焊縫金屬成為奧氏體+鐵素體的雙相組織，(鐵素體一般控制在4-12%)。（3）減少焊接熔池過熱，選用較小的焊接電流和較快的焊接速度，加快冷卻速度。（4）對耐晶間腐蝕性能要求很高的焊件進(jìn)行焊后穩(wěn)定化退火處理



3、應(yīng)力腐蝕開裂：應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭在特定腐蝕環(huán)境下受拉伸應(yīng)力作用時(shí)所產(chǎn)生的延遲開裂現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭比較嚴(yán)重的失效形式，表現(xiàn)為無塑性變形的脆性破壞。



應(yīng)力腐蝕開裂防止措施：（1）合理制定成形加工和組裝工藝，盡可能減小冷作變形度，避免強(qiáng)制組裝，防止組裝過程中造成各種傷痕(各種組裝傷痕及電弧灼痕都會(huì)成為SCC的裂源，易造成腐蝕坑)。（2）合理選擇焊材：焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配，不產(chǎn)生任何不良組織，如晶粒粗化及硬脆馬氏體等；（3）采取合適的焊接工藝：保證焊縫成形良好，不產(chǎn)生任何應(yīng)力集中或點(diǎn)蝕的缺陷，如咬邊等；采取合理的焊接順序，降低焊接殘余應(yīng)力水平；（4）消除應(yīng)力處理：焊后熱處理，如焊后完全退火或退火；在難以實(shí)施熱處理時(shí)采用焊后錘擊或噴丸等。（5）生產(chǎn)管理措施：介質(zhì)中雜質(zhì)的控制，如液氨介質(zhì)中的O2、N2、H2O等；液化石油氣中的H2S；氯化物溶液中的O2、Fe3+、Cr6+等；防蝕處理：如涂層、襯里或陰極保護(hù)等；添加緩蝕劑。


4、焊縫金屬的低溫脆化：對于奧氏體不銹鋼焊接接頭，在低溫使用時(shí)，焊縫金屬的塑韌性是關(guān)鍵問題。此時(shí)，焊縫組織中的鐵素體的存在總是惡化低溫韌性。

防止措施：通過選用純奧氏體焊材和調(diào)整焊接工藝獲得單一的奧氏體焊縫。


5、焊接接頭的σ相脆化：焊件在經(jīng)受一定時(shí)間的高溫加熱后會(huì)在焊縫中析出一種脆性的σ相，導(dǎo)致整個(gè)接頭脆化，塑性和韌性顯著下降。σ相的析出溫度范圍650-850℃。在高溫加熱過程中，σ相主要由鐵素體轉(zhuǎn)變而成。加熱時(shí)間越長，σ相析出越多。



防止措施：（1）限制焊縫金屬中的鐵素體含量(小于15%)；采用超合金化焊接材料，即高鎳焊材。（2）采用小規(guī)范，以減小焊縫金屬在高溫下的停留時(shí)間；（3）對已析出的σ相在條件允許時(shí)進(jìn)行固溶處理，使σ相溶入奧氏體。


奧氏體不銹鋼的焊條選用要點(diǎn)：


不銹鋼主要用于耐腐蝕，但也用作耐熱鋼和低溫鋼。因此，在焊接不銹鋼時(shí)，焊條的性能必須與不銹鋼的用途相符。不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件(包括工作溫度和接觸介質(zhì)等)來選用。


1、一般來說，焊條的選用可參照母材的材質(zhì)，選用與母材成分相同或相近的焊條。如：A102對應(yīng)0Cr19Ni9；A137對應(yīng)1Cr18Ni9Ti。

2、由于碳含量對不銹鋼的抗腐蝕性能有很大的影響，因此，一般選用熔敷金屬含碳量不高于母材的不銹鋼焊條。如316L必須選用A022焊條。

3、奧氏體不銹鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能。可通過焊接工藝評定進(jìn)行驗(yàn)證。

4、對于在高溫工作的耐熱不銹鋼(奧氏體耐熱鋼)，所選用的焊條主要應(yīng)能滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和焊接接頭的高溫性能。


（1）對Cr/Ni≥1的奧氏體耐熱鋼，如1Cr18Ni9Ti等，一般均采用奧氏體-鐵素體不銹鋼焊條，以焊縫金屬中含2-5%鐵素體為宜。鐵素體含量過低時(shí)，焊縫金屬抗裂性差；若過高，則在高溫長期使用或熱處理時(shí)易形成σ脆化相，造成裂紋。如A002、A102、A137。


在某些特殊的應(yīng)用場合，可能要求采用全奧氏體的焊縫金屬時(shí)，可采用比如A402、A407焊條等。


（2）對Cr/Ni<1的穩(wěn)定型奧氏體耐熱鋼，如Cr16Ni25Mo6等，一般應(yīng)在保證焊縫金屬具有與母材化學(xué)成分大致相近的同時(shí)，增加焊縫金屬中Mo、W、Mn等元素的含量，使得在保證焊縫金屬熱強(qiáng)性的同時(shí)，提高焊縫的抗裂性。如采用A502、A507。


5、對于在各種腐蝕介質(zhì)中工作的耐蝕不銹鋼，則應(yīng)按介質(zhì)和工作溫度來選擇焊條，并保證其耐腐蝕性能(做焊接接頭的腐蝕性能試驗(yàn))。

（1）對于工作溫度在300℃以上、有較強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，須采用含有Ti或Nb穩(wěn)定化元素或超低碳不銹鋼焊條。如A137或A002等。

（2）對于含有稀硫酸或鹽酸的介質(zhì)，常選用含Mo或含Mo和Cu的不銹鋼焊條如：A032、A052等。

（3）工作，腐蝕性弱或僅為避免銹蝕污染的設(shè)備，方可采用不含Ti或Nb的不銹鋼焊條。


為保證焊縫金屬的耐應(yīng)力腐蝕能力，采用超合金化的焊材，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素(Cr、Mo、Ni等)含量高于母材。如采用00Cr18Ni12Mo2類型的焊接材料(如A022)焊接00Cr19Ni10焊件。


6、對于在低溫條件下工作的奧氏體不銹鋼，應(yīng)保證焊接接頭在使用溫度的低溫沖擊韌性，故采用純奧氏體焊條。如A402、A407。

7、也可選用鎳基合金焊條。如采用Mo達(dá)9%的鎳基焊材焊接Mo6型超級奧氏體不銹鋼。

8、焊條藥皮類型的選擇：


（1）由于雙相奧氏體鋼焊縫金屬本身含有一定量的鐵素體，具有良好的塑性和韌性，從焊縫金屬抗裂性角度進(jìn)行比較，堿性藥皮與鈦鈣型藥皮焊條的差別不像碳鋼焊條那樣顯著。因此在實(shí)際應(yīng)用中，從焊接工藝性能方面著眼較多，大都采用藥皮類型代號為17或16的焊條(如A102A、A102、A132等)。



（2）只有在結(jié)構(gòu)剛性很大或焊縫金屬抗裂性較差(如某些馬氏體鉻不銹鋼、純奧氏體組織的鉻鎳不銹鋼等)時(shí)，才考慮選用藥皮代號為15的堿性藥皮不銹鋼焊條(如A107、A407等)。



綜上所述，奧氏體不銹鋼的焊接是有其獨(dú)特特點(diǎn)的，奧氏體不銹鋼的焊接時(shí)焊條選用尤其值得注意，只有這樣才能達(dá)到針對不同材料實(shí)施不同的焊接方法和不同材料的焊條，不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件(包括工作溫度和接觸介質(zhì)等)來選用。這樣才有可能能達(dá)到所預(yù)期的焊接質(zhì)量。