热输入对9Ni钢焊接接头组织及低温冲击性的影响

热输入对9Ni钢焊接接头组织及低温冲击性的影响

蔡荣

蔡荣

中国核工业第五建设有限公司天津300450

摘要：根据不一样的焊接工程对9Ni的钢进行焊接，在显微镜的观察和扫描电镜的观察下，我们对焊缝组织情况和在温度很低的情况下形成的切口的形状进行了非常细致的观察和分析，对进行再热焊接过程中当温度很低时对其的影响。

关键词：9Ni钢；热焊接；影响

一、前言

9Ni钢是一种含镍量为9%的一种钢，它的含碳量很低。在低温时它具有很大的柔韧性、并且还有许多的另外的特殊的不一样的性质和能力。在焊接他的时候会遇到各种各样的问题，其中主要是焊接接头的低温韧性差、会产生焊接裂纹、电弧的磁偏吹等。

作为世界上的一种清洁能源——液化天然气。现在随着世界对环境保护有了更加深刻的认识，各个国家对液化天然气的使用显著增加，对9Ni钢的需要量也大大提升。9Ni钢作为世界上储存天然气的较好材料，它的需求量大大提高。但是到现在为止9Ni钢的锻造方法对于许多国家来说有很大的困难。现在为止，9Ni钢的使用方法仅仅被少数几个国家所了解，并且因为中国对9Ni焊接钢的了解与探究很晚，到目前为止，中国还没有掌握非常成熟的制作工艺。

随着世界能源的资源化的多样性，在接下来中国会对液化天然气在储运过程中所需要的材料会有很高的需求。对相应的材料的发掘在未来会成为发展的重要要求。生产9Ni钢的成本要远远低于生产其他储运天然气材料需要的成本，而且他的力学性能很好。深冷环境下能具有很好韧性的一种材料。但是，9Ni钢由于自身材料的特点，并且其原材料自己的变化可能会造成它的韧性大大降低，它的脆性大大提升。

本文要进行在不同的焊接的方法和不同的热输入环境下，对9Ni钢焊接所形成的接头的组织性能的影响，使得为国家对此的研究和探索拥有一定的理论依据，使国家认识到发展和自己生产9Ni钢的重要性。

二、实验操作

2.1实验材料

9Ni钢板特殊焊条显微镜扫描电镜

2.2实验步骤

选用多种不同的焊接手法和艺术对它进行焊接。

焊接前进行的处理：因为9Ni的焊接钢形成热温度下的裂纹主要的原因是由于硫元素和磷元素的入侵。由于这个原因，在焊接前时的坡口处周围进行认真的打磨。

采用特殊性能的焊条对减少形成冷裂纹有很大的优点，但是氢元素的进入容易造成冷裂纹的形成。因此，要必须自弃打磨接口处的周围。

这种特殊焊条采用的是真空包装焊条，型号为：ENiCrMo-6。无论在什么时候焊条在空气中待的时间经过五小时或以上都需要经过烘干才能再次使用。为了减少焊接过程中热裂纹的产生，要首先保持焊件的干燥，采用火焰预热的方法将上边的水分除去。

在进行电焊的实验过程中，应选用交流电和直流电两种电流方式进行焊接。焊接时要选用多块9Ni钢进行实验。

在进行焊接时，需要经过正火、正火、回火三个阶段，首先，第一次的正火温度应该在900℃，但是保温的时间要视情况而定，大概的时间的计算应为每毫米厚度需要2.4分钟的时间，并且要确定保温的时间要超过15分钟。其次，第二次正火的温度要在790℃附近，保温的时间与第一次的要求基本相似。最后，第三步回火的要求温度是在550-580℃之间，要求在空气中放冷或者是进行水中降温。保温的时间长度与正火过程中的要求完全相同。

用正火处理的原因是使奥氏体晶粒逐渐变得细小，9Ni钢在热处理后它的强度会升高，他的可塑性会变得越来越好，冲击的韧度也会增强。但是正火的温度特别高的时候，或者是在特别高的温度下保持的时间很长时，会导致奥氏体晶体变大，会特别明显的降低钢的韧性，导致裂纹产生的更大，提高产品的脆性。所以，第一次正火的原因是使晶粒细化，第二次正火的温度稍稍降低，其目的是它发生相应的转变获得相应的组织。回火目的是获得奥氏体。

2.3实验结果

在不同温度下对9Ni钢进行焊接时，接缝的显微组织结构是完全不同的。他在8.1KJ/cm时，首先会进行融化，形成液态，然后再会通过液态形成固态，然后进行凝固。在凝固的过程中周围的晶体会发生偏转。所以形成的显微镜下的显微结构是不同的。当焊接温度12.2KJ/cm时，看见速度会很大，因为到达凝固点的时间会很短。当温度输入为16.4KJ/cm时，焊接速度会相应的降低。但在同一温度下进行实验时，被热影响的地方的冲击力会大大高于焊缝中间的地方。不同温度时，冲击力保持在很高的水平。随热温度比低温度的冲击力大很多。

2.4实验分析

此实验结果的结果会形成多种不同的断口的形状，但其呈现方式差不多都为蜂窝状，这种形成的结果是由于特别高的强度和特别高的韧性的原材料所特别存在的。断口的地方会发生很明显的形变。断口周围的形状没有具体的特征，会形成大而深地深窝。随着热输入的增大，析出含量相对减少。热输入为8.1KJ/cm时析出的含量为1.8%，热输入量为12.2KJ/cm时析出相对含量为11.2%，热输入为16。4KJ/cm时，析出相对含量为0.7%。

三、结论

9Ni钢焊缝组织由相固溶体和析出组成。当热输入增大，焊缝中柱状晶枝晶偏析减弱。

随热输入增大，寒风和热影响区形成的断口——韧窝尺寸会变大变深。

随热输入的增大，焊缝和热影响区低温冲击性降低。

结束语

9Ni钢的强度大、韧性高，是在世界上最好的一种作为储运天然气的材料，但在制造过程中的方法极为困难，需要高难度的操作水平，所以在当今中国要加大力力度进行对她的开发和利用，以致于能够自己制造和生产出如此的钢材。

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