低温使用状态的奥氏体不锈钢焊接.pdf

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1、文章鳙号：1002-6673(2015)05加04—03低温使用状态的奥氏体不锈钢焊接路兰卿．许健(北京航天试验技术研究所，北京100074)摘要：论文针对了奥氏体不锈钢的焊接特点及易出现的焊接缺陷，主要介绍了对应用在低温环境下的奥氏体不锈钢焊接时，在不增加焊接接头中铁紊体体积含量的前提下，如何采取措施防止焊接接头产生热裂纹，从而保证其接头的低温韧性。关键词：奥氏体；铁素体；焊接；热裂纹中图分类号：TCA56文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002-6673．2015．05．002TheWeldingofAusteniticSta

2、inlessSteelinCryogenicConditionLU如孔一Qi，Ig，XUJim(BeijingImtimteofAerospaceTestingTechnology，Beijing100074，China)Abs灯act：Thistextintroducedtheweldingcharacterisdc，theweldingdefects，andthememo．reonhowtopreventthehotcrackoftheaustenificstainlesssteelweldingjointthatisusedtothecryog

3、eniccondifionundernotincreasetheferritecontent。SOinsurethejoint’scryo-genictenacity．Keywords：austenite；ferrite；welding；hotcrack。引言』工作温度低于一150％的装置一般称之为深冷装置。主要涉及到的介质有液化石油气、液空、液氧、液氮、：液氢、液氦等。这些介质的共性是低温，由于低温的影响对于其生产、输送、贮存的设备及管路阀门和一些测·试控制装置都必须能够满足低温使用的要求，也就是满足低温韧性的要求。经过对低应力脆性断裂特点的研究和

4、金属断裂机理进行分析，发现金属的低温韧性，即缺口尖端处的金属微观塑性变形能力，是决定压力容器抵抗应力脆断破坏的能力哪。实验表明，具有面心立方结构的金属如铜、铝、镍和奥氏体不锈钢则基本上没有这种温度效应，即没有低应力脆断。这是因为当温度降低l时，面心立方金属的屈服强度没有显著变化，而且不易产生形变孪晶，位错容易运动，局部应力易于松弛，裂纹不易传播，一般没有脆性转变温度。正是由于以上原因使得铜、铝、镍和奥氏体类钢等材料在深冷装置中得到应用，而由于奥氏体不锈钢的强度和价格水平与铜、——修稿日期：2015—07—06作者简介：路兰卿，女，研究员。从事压力容器

5、、压力管道、阀门l及其他管路附件研究。4铝、镍等材料相比优势明显，同时它的可加工性、焊接性、耐蚀性等优良特点。使得奥氏体不锈钢在深冷装置得到了最广泛的应用。在深冷装置中的设备、管道、其他附件等的连接中大多采用焊接，但是焊缝熔敷金属中铁素体含量的高低．对其应用在一150％的深冷环境下零件有着非常大的影响，降低低温韧性，使零部件发生脆性断裂。所以我们必须采取措施降低奥氏体不锈钢焊接时铁素体的含量，一般在深冷环境中接头的铁素体含量要低于1％。而在这些设备和系统中大量的应用到了奥氏体不锈钢的板材、管材、棒料等，所以也会有大量的焊接任务．因此奥氏体不锈钢的焊接

6、性能对其应用就有很大的影响。1奥氏体不锈钢的类型奥氏体不锈钢在各类型不锈钢中应用最为广泛，品种也是最多的。由于其中的铬、镍含量较高，因此在氧化性、中性以及弱还原性介质中均具有良好的耐蚀性。而奥氏体不锈钢以高C卜Ni型不锈钢最为普遍。大致上可分为Crl8一Ni8型，如$30408、$30403、$31608等；Cr25一Ni20型，如$31008、ZCACr25Ni20等；Cr25一Ni30型，如ZCACr25Ni35(国外铸造不锈钢)日。在深冷环境，304、304L、316和316L应用比较普遍。·开发与创新·2奥氏体不锈钢的焊接特点与其他不锈钢相比

7、，奥氏体不锈钢的焊接是比较容易的。奥氏体不锈钢的塑性韧性都比较好。所以其焊接接头不存在淬火硬化的担心，也极少出现冷裂纹，而且对于奥氏体不锈钢焊接接头来说。不存在淬火硬化区且它还有强的加工硬化能力，所以即使受焊接热影响而软化的区域抗拉强度也不低。但是在焊接过程中，对于不同类型的奥氏体不锈钢，奥氏体从高温冷却到室温的过程中，随着C、Cr、Ni、Mo含量的不同、金相组织转变的差异等会在焊接接头中出现不同数量的铁素体组织，影响着奥氏体不锈钢在低温的应用。所以应用在深冷装置中的奥氏体不锈钢焊接时应采取一定措施。防止出现铁素体或减少铁素体含量。另外对于奥氏体不锈

8、钢焊接材料的选择．应在不产生焊接裂纹的前提下。保证熔敷金属的力学性能和耐蚀性能相当或高于母材。而为了获得好的