不銹鋼按組織可分為四類:奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。奧氏體不銹鋼的生產量和使用量約占不銹鋼總產量的70%,是最重要的不銹鋼鋼種。奧氏體不銹鋼中一般都含有較多的Cr和Ni這兩種元素。與其他不銹鋼相比,奧氏體不銹鋼除了具有極好的抗腐蝕性之外,還具有生物相容性,良好的成型性和可焊性,好的塑性、韌性,而且具有無磁性的特點,是一種性能十分優良的材料。因而在石油化工、生物醫學、食品、海洋等許多領域中都得到廣泛應用。
奧氏體不銹鋼有很多優點,但在焊接過程中往往會出現一些影響材料性能的缺陷,比如產生嚴重的焊接接頭晶間腐蝕、應力腐蝕、出現熱裂紋現象等。這些缺陷一旦發生,在使用過程中必將影響設備的使用壽命,造成安全隱患。研究者們在對奧氏體不銹鋼焊接過程中常出現的缺陷進行分析探討的基礎上,提出了減少或防止缺陷產生的措施。對提高奧氏體不銹鋼的使用壽命、拓展其應用領域,具有重要的意義和參考價值。
影響奧氏體不銹鋼焊接質量的因素是多方面的,主要有材料、工藝和環境。晶間腐蝕是不銹鋼在焊接過程中,最易發生的問題,通過調整焊材和母材中C元素的百分含量,并適當添加鐵素體形成元素,在合適的焊接條件及正確的焊后處理下,基本可以避免這種缺陷的發生。奧氏體不銹鋼的含碳量很低,且鋼中加入1%左右的Ti作為穩定劑,抑制Cr的碳化物的形成,從而可以消除鋼的晶間腐蝕傾向。
材料應力腐蝕開裂是在應力和腐蝕環境的共同作用下引起的破壞,所以可以分別從環境和應力兩個方面采取措施,防止應力腐蝕的發生。一方面,改變與材料接觸的腐蝕環境,是防止應力腐蝕的一個有效措施。另一方面,減少或消除殘余應力是防止應力腐蝕的另一有效措施。應力腐蝕的發生,主要是因為奧氏體不銹鋼的導熱率小、線膨脹系數大的性質決定的,通過焊后增加退火工藝的方式減小其發生的幾率,不能退火的情形可以通過采用合適的焊接工藝加以改善,同時避免接觸含有鹵素的腐蝕溶液并控制溶液中的氧含量。
奧氏體不銹鋼的熱裂主要受合金成分、金相組織及焊接應力的影響,因此可以通過調節焊材的合金成分,控制存在的金相組織和采用合適的焊接工藝來加以控制。對不銹鋼脆化的情況,可以通過調整合金成分加以避免和改善。從材料、工藝等方面采取適當的措施,將大大提高奧氏體不銹鋼的使用壽命,具有重要的經濟意義。