选用不锈钢焊条时应注意的一些问题

出处：按学科分类—工业技术 上海科学技术文献出版社《焊接材料选用手册》第166页（1773字）

(1)同一类型焊条的系列化 在不锈钢焊条中，许多焊条形成一个小的系列，如E308系列，有普通的E308焊条、超低碳的E308L焊条、强度处于上限的E308H焊条、为提高焊缝金属的铁素体含量的E308Mo焊条等等。同样E309、E316也有类似情况，所以在选择上述焊条时，可以根据实际情况选用。

(2)熔敷金属中的铁素体 铁素体含量是不锈钢焊缝金属的一个敏感性问题。铁素体可降低焊缝金属的裂纹和微裂纹敏感性，但不是必不可少的。通常，当焊缝处于高拘束状态时，铁素体是有帮助的。但在某些介质中，铁素体可对耐蚀性起有害作用。通常也认为铁素体不仅对低温工况下的韧性是有害的，而且也不利于在高温工况下工作，因为铁素体会转变为脆性相。

铁素体可以用各种磁性仪测量，但分散度较大。美国AWS WRC分委员会采纳了“铁素体数(FN)”这个术语来取代百分数铁素体，并规定WRC的方法为测量铁素体数仪器的标定方法。通常认为铁素体数在10FN以下与“百分数铁素体”术语相同。

除E310、E320等含镍量较高的焊条为纯奥氏体焊条外，其余300系列的焊条均为低铁素体焊条，其铁素体数一般控制在4～10FN之间，而E2553和E2209双相不锈钢焊条的铁素体数通常要超过20FN，双相组织有利于抗应力腐蚀。含氮量高可大大降低铁素体数，含0．10%的氮，一般可降低8FN。

焊缝的铁素体含量也可按焊缝金属的化学成分，通过特定组织图来进行计算。AWS WRC－1988应是预测以铁素体数(FN)为单位的铁素体图，比起德朗图来，该图的铁素体预测值与测定值之间有很好的一致性。

图3－1和图3－2分别为不锈钢焊缝金属WRC－1988(FN)图和不锈钢焊缝金属爱斯派百分数铁素体图。WRC－1988图优先用于“300”系列不锈钢和双相不锈钢，而爱期派图是计算含锰小于15%和含氮小于0．35%的“200”系列氮强化奥氏体不锈钢熔敷金属的百分数铁素体，而不是铁素体数。

图3－1 不锈钢焊缝金属WRC－1988(FN)图

图3－2 不锈钢焊缝金属爱斯派百分数铁素体图

(3)焊缝金属的韧性 以往对奥氏体不锈钢焊缝金属一般不考虑冲击韧性，但随着低温容器采用不锈钢愈来愈多，所以冲击韧性也成为一个问题。

纯奥氏体焊缝金属在－196℃的低温下具有较好的韧性。为了避免脆性破坏，ASME《锅炉与压力容器规范》第Ⅷ卷要求在低温下工作的焊件用夏比V型缺口试件来考核，要求三只试样中的每一只试样的侧向膨胀量都不小于0．38mm(15mils)。通常，E310型和E320型的纯奥氏体不锈钢焊缝金属在－196℃下均能满足此要求。

如果采用某些含有铁素体的不锈钢焊缝金属，如E308、E309和E316等，甚至在－100℃温度下首先要求化学成分合理匹配，才能符合0．38mm侧向膨胀的要求，同时必须注意下列关系：

①碳和氮对焊缝金属的韧性起强烈的有害作用，所以其含量必须降到最低，倾向于低碳焊缝中的含氮量低于0．06%。

②镍是改善韧性的惟一元素，故可以选择含镍量偏上限的焊缝金属。

③铁素体是有害的，期望焊缝金属中无铁素体，或不大于3FN。

④纯奥氏体的E316L焊缝金属是最佳成分。

⑤碱性焊条比钛钙型焊条能更好地防止氮侵入焊缝金属，并且获得低氧或低夹杂物密度(即纯净焊缝金属)的焊缝，可获得有较高侧向膨胀量的优质焊缝金属。