雙相不銹鋼的焊接性分析資料(共21頁(yè))

1、PAGE PAGE 21雙相不銹鋼的焊接(hnji)性分析昆明冶研新材料(cilio)股份有限公司 潘喜順 摘 要 隨著我國(guó)科技技術(shù)的發(fā)展(fzhn)與更新，新材料不斷涌現(xiàn)。雙相不銹鋼在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位，本文主要從雙相不銹鋼的性能特點(diǎn)、用途及焊接性等方面展開分析與比較。并將雙相不銹鋼（SAF2205）在我公司儀表閥門及重要管道上的焊接實(shí)例為題材分析和總結(jié)雙相不銹鋼的焊接工藝。關(guān)鍵詞 雙相不銹鋼 焊接性 用途引言所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。在含C較低的情況下，Cr含量在18%-28%，Ni含量在3%-10%。有些鋼還含有Mo

2、、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。1 雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用1.1 與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下：（1）屈服強(qiáng)度比普通(ptng)奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造儲(chǔ)罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30-50%，有利于降低成本。表1 部分雙

3、相不銹鋼的牌號(hào)(piho)及化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鋼號(hào)國(guó)別CCrNiMoMnSi其他第1代3RE60瑞典0.0318.54.92.72.0Uranus50芬蘭0.0421.56.51.5Cu:1.0-2.0第2代SAF2205瑞典0.0322.05.53.02.00.8DP-3日本0.0325.06.53.5W:0.4-Cu:0.20-0.8008X21H6M2T俄羅斯0.0821.07.52.0Ti:0.2-0.40Cr21Ni5Ti中國(guó)0.0622.05.8-0.80.8Ti:5第3代SAF2507瑞典0.0325.57.04.5Cu:0.50DP-3W日本0.0325.07.63.0W:0

4、.4Cu:0.800Cr26Ni5Mo3中國(guó)0.0826.55.03.01.51.0（2）具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，即使是含合金(hjn)量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中。應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。（3）在許多介質(zhì)中應(yīng)用最普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優(yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級(jí)雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。（4）具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量(hnling)相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體

5、不銹鋼。（5）比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)(png zhng xsh)低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。(6）不論在動(dòng)載或靜載條件下，比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對(duì)結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞，爆炸等，雙相不銹鋼優(yōu)勢(shì)明顯(mngxin)，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2. 與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下 （1）綜合力學(xué)性尤其是塑韌性，不象鐵素體不銹鋼那樣對(duì)脆性敏感。（2）除耐應(yīng)力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。（3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。（4）焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理。

6、（5）應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬。1.3 我國(guó)雙相不銹鋼的應(yīng)用雙相不銹鋼是根據(jù)石油化工中強(qiáng)酸強(qiáng)堿造成的局部點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕以及孔穴式腐蝕現(xiàn)象，一般不銹鋼難以勝任的容器、管道以及零部件等而研制的，但由于雙相不銹鋼除具有很強(qiáng)的各類抗腐蝕性能之外，還具有很好的強(qiáng)度和韌性，為此，在一般民用工程和能源交通方面也逐步得到越來(lái)越多的應(yīng)用，如橋梁、飛機(jī)、船舶、汽車以及沿海城市和化工區(qū)的裝飾建筑等。在石油化工和天然氣工業(yè)等得到了廣泛的應(yīng)用。2 雙相不銹鋼的特性2.1 雙相不銹鋼的分類(fn li)第一類屬低合金型，代表牌號(hào)UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含鉬，PREN值為24-25，在耐應(yīng)

7、力(yngl)腐蝕方面可代替AISI304或316使用。第二類屬中合金型，代表牌號(hào)(piho)是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN值為32-33，其耐蝕性能介于AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。第三類屬高合金型，一般含25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值為38-39，這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。第四類屬超級(jí)雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,有的也含鎢和銅,PREN值大于40

8、,可適用于苛刻的介質(zhì)條件,具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性 能，可與超級(jí)奧氏體不銹鋼相媲美。2.2 雙相不銹鋼的基本特點(diǎn)2.2.1 概念解析雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡(jiǎn)稱DSS），指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到30%的不銹鋼。2.2.2 誕生和發(fā)展雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國(guó)誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節(jié)約用材，降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)

9、于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。由于兩相組織的特點(diǎn)，通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速，80年代以來(lái)(yli)已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列(bngli)的一個(gè)鋼類。2.2.3 雙相不銹鋼的化學(xué)性分析(fnx)（1）常用雙相不銹鋼理化性能指標(biāo)比較鋼號(hào)CMnSiSPCrNiMoCuNS32750（SAF2507）00Cr25Ni7Mo4N0.031.2

10、00.80.0200.03524.0/26.06.0/8.03.0/5.00.500.24/0.32S31803(SAF2205)00Cr22Ni5Mo3N0.032.001.00.0200.03021.0/23.04.50/6.502.50/3.500.08/0.20S31500(3RE60)00Cr18Ni5Mo3Siz0.031.2/2.001.4/2.000.0300.03018.0/19.04.25/5.252.50/3.000.05/0.10（2）機(jī)械性能比較(bjio)項(xiàng)目鋼號(hào)b(Mpa)s(Mpa)%硬度布氏洛氏S32750（SAF2507）00Cr25Ni7Mo4N80055

11、01531032S31803.(SAF2205)00Cr22Ni5Mo3N6204502529030.5S31500(3RE60)00Cr18Ni5Mo3Siz6304403029030.52.2.4 雙相不銹鋼性能(xngnng)的熱處理影響(yngxing)因素（1）合金元素和冷卻速度實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明：臨界區(qū)加熱后獲得雙相組織所需的臨界冷卻速率與鋼中錳含量具有一定關(guān)系。其根鋼中存在的合金元素，就可估算獲得雙相組織所需要的臨界冷卻速率，為熱處理雙相鋼生產(chǎn)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法提供依據(jù)。當(dāng)鋼的化學(xué)成分一定時(shí)，應(yīng)在保證獲得雙相組織的前提下，盡可能采用較低的冷卻速度，使鐵素體中的碳有充分的時(shí)間擴(kuò)

12、散到奧氏體中，從而降低雙相鋼的屈服強(qiáng)度，提高雙相鋼的延性。如果鋼中合金元素含量較4，臨界冷卻速度過(guò)高，冷卻后鐵素體中含有較高的固溶碳，不利于獲得優(yōu)良性能的雙相鋼，這時(shí)應(yīng)改變鋼的化學(xué)成分，增加鋼中的合金元素含量，從而降低臨界冷卻速度，或者在雙相鋼的生產(chǎn)工藝中，加入補(bǔ)充回火工序，降低鐵素體中的固溶碳，改善雙相鋼的性能。如果鋼中含有強(qiáng)的碳化物形成元素，當(dāng)估算臨界冷卻速率時(shí)，應(yīng)考慮到這些元素對(duì)臨界區(qū)加熱時(shí)所形的奧氏體淬透性和有利影響，V和Ti的碳化物粒子可以通過(guò)相界面的釘扎作用提高奧氏體的淬透性，降低臨界冷卻速度.（2）兩階段(jidun)冷卻工藝當(dāng)鋼中合金元素含量較低時(shí)，冷卻速度(sd)較慢會(huì)得到鐵

13、素體加珠光體組織；冷卻速度較快時(shí)，則鐵素體中保留固溶碳較高，不利于降低屈服強(qiáng)度和提高延性。采用兩階段冷卻可以改善雙相鋼的性能，即從臨界區(qū)加熱溫度緩冷到某一溫度，然后快冷。緩冷可以使鐵素體中的碳向未轉(zhuǎn)變的奧氏體富聚。而快冷則可以避免未轉(zhuǎn)變的奧氏體等溫分解，保證獲得所需的雙相組織和性能。例如0.08%C-1.4%Mn鋼，從800;加熱到水冷的力學(xué)性能為：0.2=365PMa，b=700MPa，0.2/b=0.52，eu=18%，et=21%。如采用兩階段冷卻(lngqu)工藝，即在800;加熱后，空冷到600;，然后水冷，其性能為：0.2=280MPa，b=600MPa，0.2/b=0.47，eu

14、=21%，et=29%。兩階段冷卻使雙相鋼的屈服強(qiáng)度降低，延性提高。（3）雙相鋼板熱軋后盤卷溫度的影響對(duì)于一個(gè)給定成分的鋼，臨界區(qū)加熱時(shí)奧氏體的淬透性可以通過(guò)鋼板熱軋后高溫卷來(lái)修正。高溫盤卷可使碳、錳等合金元素在第二組（珠光體或貝氏體）中明顯富集。有利提高隨后臨界區(qū)處理時(shí)雙相鋼的綜合性能。以0.049%C-1.99%Mn-0.028%Al-0.0019%N鋼的試驗(yàn)結(jié)果為例，采用兩種工藝過(guò)程：一種為普通扎制工藝，終軋溫度900;油冷到600;盤卷吹風(fēng)冷到室溫冷軋70%連續(xù)退火。兩種盤卷工藝的碳和錳分布的分析結(jié)果可見(jiàn)高溫盤卷可使碳和錳在第二相中明顯富集，而普通的軋制工藝錳基本無(wú)富集趨勢(shì)。用高溫盤卷

15、以修正合金含量較低的鋼在隨后臨界區(qū)處理時(shí)的淬透性，并降低熱處理雙相鋼的屈服強(qiáng)度，提高其延性的技術(shù)，已在有關(guān)工廠用于熱處理雙相鋼的生產(chǎn)，所得到的熱處理雙相鋼板綜合性能良好，板材(bn ci)各部位的性能均勻，縱向、橫向性能一致。例如對(duì)0.09%C-0.44Si-1.54%Mn-0.023%Al鋼。3 2205雙相不銹鋼的主要(zhyo)性能(xngnng)特點(diǎn)（1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而

16、雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。（2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時(shí)，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當(dāng)。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過(guò)了AISI 316L。（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動(dòng)力設(shè)備。（4）綜合(zngh)力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度(qingd)和疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)K（V型槽口）在100J

17、以上。（5）可焊性良好(lingho)，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經(jīng)過(guò)鍛造，直接軋制開坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。（7）冷加工時(shí)比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。（8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。（9）仍有高鉻鐵素體不

18、銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于300C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，等脆性相的危害性也愈小。4 2205雙相不銹鋼的焊接性分析4.1 焊接特性雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴(yán)重(ynzhng)粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對(duì)焊接熱裂紋比較敏感。雙相不銹鋼由于其特殊的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工(sh yu hu n)設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，近年來(lái)也被研究用于橋梁承重結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具有很好的發(fā)展前景。4.2 2205雙相不銹鋼的焊接(hnji)特點(diǎn)2205雙相不銹鋼

19、在正常固溶處理(10201100加熱并水冷)后,鋼中含有大約50%60%奧氏體和50%40%鐵素體組織。隨著加熱溫度的提高，兩相比例變化并不明顯。2507雙相不銹鋼具有良好的低溫沖擊韌性，如20mm厚的板材橫向試樣在-80時(shí)沖擊吸收功可達(dá)100J以上。在大多數(shù)介質(zhì)中其耐均勻腐蝕性能和耐點(diǎn)腐蝕性能均較好，但要注意，該類鋼在低于950熱處理時(shí)，由于相的析出，其耐應(yīng)力腐蝕性能將顯著變壞。由于該鋼Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量比值適當(dāng)，在高溫加熱后仍保留有較大量的一次奧氏體組織,又可使二次奧氏體在冷卻過(guò)程中生成,結(jié)果鋼中奧氏體相總量不低于30%40%因而使鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能。在焊接這種鋼時(shí)裂紋傾向很低，不

20、須預(yù)熱和焊后熱處理。由于母材中含有較高的N，焊接近縫區(qū)不會(huì)形成單相鐵素體區(qū)，奧氏體含量一般不低于30%。適用的焊接方法有鎢極氬弧焊和焊條電弧焊等，一般為了防止近縫區(qū)晶粒粗化，施焊時(shí)，應(yīng)盡量使用低的線能量焊接。4.3 雙相不銹鋼的焊接要求和局限性（1）需要對(duì)相比例進(jìn)行控制，最合適的比例是鐵素體相和奧氏體相約各占一半，其中某一相的數(shù)量(shling)最多不能超過(guò)65%，這樣才能保證有最佳的綜合性能。如果兩相比例失調(diào)，例如鐵素體相數(shù)量過(guò)多，很容易在焊接HAZ形成單相鐵素體，在某些介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂敏感。（2）需要掌握雙相不銹鋼的組織轉(zhuǎn)變(zhunbin)規(guī)律，熟悉每一個(gè)鋼種的TTT和CCT轉(zhuǎn)變曲線

21、，這是正確指導(dǎo)制定雙相不銹鋼熱處理，熱成型等工藝的關(guān)鍵，雙相不銹鋼脆性相的析出要比奧氏體不銹鋼敏感的多。（3）雙相不銹鋼的連續(xù)使用溫度(wnd)范圍為-50250，下限取決于鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，上限受到475脆性的限制，上限溫度不能超過(guò)300。（4）雙相不銹鋼固溶處理后需要快冷，緩慢冷卻會(huì)引起脆性相的析出，從而導(dǎo)致鋼的韌性，特別是耐局部腐蝕性能的下降。（5）高鉻鉬雙相不銹鋼的熱加工與熱成型的下限溫度不能低于950，超級(jí)雙相不銹鋼不能低于980低鉻鉬雙相不銹鋼不能低于900，避免因脆性相的析出在加工過(guò)程造成表面裂紋（6）不能使用奧氏體不銹鋼常用的650-800的消除應(yīng)力處理，一般采用固溶退火處理。

22、對(duì)于在低合金鋼的表面堆焊雙相不銹鋼后，需要進(jìn)行600-650整體消應(yīng)處理時(shí)，必須考慮到因脆性相的析出所帶來(lái)的韌性和耐腐蝕性，尤其是耐局部腐蝕性能的下降問(wèn)題，盡可能縮短在這一溫度范圍內(nèi)的加熱時(shí)間。低合金鋼和雙相不銹鋼復(fù)合板的熱處理問(wèn)題也要同此考慮。（7）需要(xyo)熟悉了解雙相不銹鋼的焊接規(guī)律，不能全部套用奧氏體不銹鋼的焊接，雙相不銹鋼的設(shè)備能否安全使用與正確掌握鋼的焊接工藝有很大關(guān)系，一些設(shè)備的失效往往與焊接有關(guān)。關(guān)鍵在于線能量和層間溫度的控制，正確選擇焊接材料也很重要。焊接接頭（焊縫金屬和焊接HAZ）的兩相比例，尤其是焊接HAZ維持必要的奧氏體數(shù)量，這對(duì)保證焊接接頭具有與母材同等的性能很重

23、要。（8）在不同的腐蝕環(huán)境中選用雙相不銹鋼時(shí)，要注意鋼的耐腐蝕性總是相對(duì)的，盡管雙相不銹鋼有較好的耐局部腐蝕性能，就某一個(gè)雙相不銹鋼而言，他也是有一個(gè)適用的介質(zhì)條件范圍，包括溫度、壓力、介質(zhì)濃度、pH值等，需要(xyo)慎重加以選擇。從文獻(xiàn)和手冊(cè)中獲取的數(shù)據(jù)很多是實(shí)驗(yàn)室的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果，往往與工程的實(shí)際條件有差距，因此在選材時(shí)需要注意，必要時(shí)需要進(jìn)行在實(shí)際介質(zhì)中的腐蝕試驗(yàn)或是現(xiàn)場(chǎng)條件下的掛片試驗(yàn)，甚至模擬裝置的試驗(yàn)。4.5 焊接中可能(knng)存在的問(wèn)題（1）SAF2205雙相鋼的相脆化 在Fe-Cr二元合金中，相中含Cr約為25%，形成溫度為520-820，有很多合金元素可置換相中的Fe和C

24、r原子，從而使相生成于穩(wěn)定的溫度區(qū)間和幾率增大。相析出主要在相中進(jìn)行，如果相含有較多的Mo時(shí)，即可提高穩(wěn)定存在溫度區(qū)，又能加速相的析出過(guò)程。高鉻雙相不銹鋼容易產(chǎn)生相脆化現(xiàn)象。表3-1 雙相不銹鋼固溶處理及相和475.C脆性的溫度范圍內(nèi)容2205雙相鋼及2507等超級(jí)雙相鋼00Cr25Ni7Mo3CuN等固溶處理溫度/。C10401025-1100在空氣中加熱起皮溫度/。C10001000相形成溫度/。C600-1000600-1000475.C脆化溫度/。C300-525300-525（2）焊接接頭(ji tu)的氫脆和氫致裂紋 雙相不銹鋼凝固結(jié)晶(jijng)為單相鐵素體，但是一般的拘束條件

25、下，焊縫金屬的熱裂紋很小。當(dāng)/適當(dāng)(shdng)時(shí)，冷裂紋敏感性也較低，但雙相不銹鋼中畢竟含有較高的相，當(dāng)拘束度較大及焊縫金屬含氫量較高時(shí)，還存在氫致裂紋的危險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)模擬焊接熱影響區(qū)的試棒研究了雙相不銹鋼的氫脆與顯微組織之間的關(guān)系，并采用斷裂應(yīng)變?cè)u(píng)定了氫脆敏感性，結(jié)果表明氫脆主要發(fā)生于相，而且氫脆的敏感性隨峰值溫度的升高而增加。（3）焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂 從雙相不銹鋼應(yīng)力與斷裂時(shí)間的延遲破壞之間的關(guān)系可知，母材的臨界應(yīng)力達(dá)到破壞應(yīng)力的90%，氫脆應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性很低，焊縫金屬的臨界應(yīng)力為破壞應(yīng)力的70%，相當(dāng)于0.2的95%，由于焊縫周圍的殘余應(yīng)力可以超過(guò)0.2，因此焊接接頭容易產(chǎn)生腐

26、蝕開裂。（4）焊接接頭的點(diǎn)蝕 由于冷卻速度對(duì)點(diǎn)蝕點(diǎn)位的影響較為顯著，因此，同樣的含N量在冷卻速度不同的條件下點(diǎn)蝕電位相差很大。由此可見(jiàn)，含N量較低的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位對(duì)冷卻速度很敏感，在焊接含N量較低的雙相不銹鋼時(shí)對(duì)冷卻速度的控制要求更嚴(yán)。5 2205雙相不銹鋼的焊接(hnji)工藝為了取得良好的焊接質(zhì)量, 焊接人員應(yīng)掌握雙相鋼的焊接特點(diǎn)和注意事項(xiàng),另外從腐蝕的角度來(lái)看, 焊接接頭總是不銹鋼結(jié)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié),實(shí)際上管道最終的耐蝕水平是由焊工決定(judng)的,為了盡可能的取得良好的結(jié)果,焊接操作過(guò)程應(yīng)當(dāng)遵守一些(yxi)基本規(guī)則。5.1 焊接準(zhǔn)備5.1.1 焊機(jī)的準(zhǔn)備采用美國(guó)米勒公司的（S

27、yncrowave250）鎢極氬弧焊機(jī)。焊接不銹鋼時(shí)采用（GTAW）焊直流正接（DCEN），電極為負(fù)極，工件為正極。電極采用2.4mm2%釷鎢極（AWS 5.12規(guī)范EWTh-2類別）通過(guò)將電極（鎢棒）磨成頂角為2530來(lái)控制電弧。5.1.2 工藝制作等離子和激光切割 雙相不銹鋼采用與奧氏體不銹鋼同樣的加工方法，用等離子切割設(shè)備進(jìn)行常規(guī)加工。坡口加工雙相不銹鋼的接頭設(shè)計(jì)必須有助于完全焊透，并避免在凝固的焊縫金屬中存在未熔合的母材。坡口最好切削加工而不采用等離子切割和砂輪打磨。5.1.3 焊前清理 焊前工件(gngjin)坡口兩邊100mm范圍內(nèi)用丙酮或酒精等清理(qngl)干凈。5.1.4 焊

28、材的選擇(xunz)對(duì)于焊條電弧焊，根據(jù)耐腐蝕性，接頭韌性的要求即焊接位置，可選用酸性或堿性焊條。采用酸性焊條時(shí)，脫渣優(yōu)良，焊縫光滑，接頭成形美觀，但是焊縫金屬的沖擊韌性較低，于此同時(shí)，為了防止焊接氣孔及焊接氫致裂紋需嚴(yán)格控制焊條中的含氫量。當(dāng)要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌度，并需進(jìn)行全位置焊接時(shí)，應(yīng)采用堿性焊條。另外，在根部封底焊時(shí)，通常采用堿性焊條，當(dāng)對(duì)焊縫金屬的耐腐蝕性能有特殊要求時(shí)，還應(yīng)采用雙相不銹鋼成分的堿性焊條。對(duì)于實(shí)芯氣體保護(hù)焊焊絲，在保證焊接金屬具有良好的耐腐蝕性與力學(xué)性能的同時(shí)，還應(yīng)注意其焊接工藝性能。對(duì)于藥芯焊絲，當(dāng)要求焊縫光滑，接頭成形美觀時(shí)，可采用金紅石型或鈦-鈣型藥芯焊

29、絲。當(dāng)要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束條件下焊接時(shí)，宜采用堿度較高的藥芯焊絲。對(duì)于埋弧焊焊絲，宜采用直徑較小的焊絲，實(shí)現(xiàn)中小焊接規(guī)范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區(qū)的脆化，與此同時(shí)，應(yīng)采用配套的堿性焊劑，以防止焊接氫致裂紋。焊接材料要選用比母材含鎳量高的雙相鋼焊材, 確保焊縫中奧氏體相占優(yōu)勢(shì),焊縫鐵素體含量控制在30%45%為宜。氬弧焊采用ER2209雙相焊絲ER2209雙相焊絲熔敷金屬化學(xué)成分(%)化學(xué)成分CSiMnCrNiMoN保證值0.010.411.723.48.93.20.15鐵素體含量(hnling) 50FN WRC-92ER2209雙相焊絲(hn s)熔敷金屬力學(xué)性能性能典型

30、值最小值屈服強(qiáng)度550N/mm2450N/mm2抗拉強(qiáng)度770N/mm2550N/mm2延伸率30%20%手工(shugng)電弧焊采用E2209雙相不銹鋼焊條，蓋焊條的主要說(shuō)明是：JQ.S2215是堿型藥皮的超低碳雙相不銹鋼焊條，熔敷金屬中含有40%-50%的鐵素體，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，特別是具有可靠的耐氯化物腐蝕性能和高的耐點(diǎn)蝕性能。采用直流反接,可全位置焊接。ER2209雙相焊絲熔敷金屬化學(xué)成分(%)化學(xué)成分CMnSiSPCuNiMoCrN保證值0.040.502.00.900.030.040.758.510.52.53.521.523.50.080.20ER2209雙相焊絲

31、熔敷金屬力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目拉伸(MPa)延伸率A(%)保證值690205.2 焊接工藝焊接工藝的制定應(yīng)根據(jù)母材與焊材的可焊性來(lái)選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に囈?guī)范。對(duì)于雙相不銹鋼來(lái)說(shuō)，用（GTAW）焊接，通常使用填充金屬為鎳合金元素含量稍高的金屬填充。定位焊時(shí)，背面應(yīng)采用氣體保護(hù)，每處長(zhǎng)度不小于是15mm，電源極性采用直流正極（DCEN），第一層使用單道焊，二至七層采用多道焊，層間溫度限于150以下范圍內(nèi)，以使后續(xù)焊道的熱影響區(qū)有足夠時(shí)間冷卻。5.2.1 層間溫度 雙相不銹鋼能夠承受相對(duì)高的熱輸入，焊縫(hn fn)金屬凝固后的雙相組織的抗裂性優(yōu)于奧氏體不銹鋼焊縫金屬?？刂茖娱g溫度主要目的是為了防止45085

32、0停留時(shí)間太長(zhǎng)，可能會(huì)產(chǎn)生(chnshng)晶間腐蝕和熱影響區(qū)的問(wèn)題。所以層間溫度限于150以下可被面產(chǎn)生(chnshng)晶間腐蝕和提高熱影響區(qū)的耐腐蝕性和韌性。5.2.2 氣體保護(hù) 最常用的惰性氣體，有為純度99.95或更高的干澡氬氣實(shí)施保護(hù)。當(dāng)進(jìn)行管道封底焊時(shí)，應(yīng)采用Ar+2%N2 或Ar+5%N2保護(hù)氣體，同時(shí)還應(yīng)采用純Ar或高純N進(jìn)行焊縫背面保護(hù)，以防止根部焊道的鐵素體化。熔化極氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)時(shí)較高的熔敷效率，即可采用較靈活的半自動(dòng)焊，也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊。 焊接時(shí)應(yīng)在起弧前幾秒鐘啟動(dòng)氣體，滅弧后再保持幾秒，保持時(shí)間最好足夠使焊縫和熱影響區(qū)冷卻到雙相不銹鋼氧化溫度范圍以下。在電極的有效工

33、作范圍內(nèi)，焊縫背部使用氣體擴(kuò)散網(wǎng)（小孔氣篩）氣體流速為1218L/min的純氬保護(hù)。當(dāng)進(jìn)行管道封底焊時(shí)，應(yīng)采用Ar+2%N2 或Ar+5%N2保護(hù)氣體，同時(shí)還應(yīng)采用純Ar或高純N進(jìn)行焊縫背面保護(hù)，以防止根部焊道的鐵素體化。熔化極氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)時(shí)較高的熔敷效率，即可采用較靈活的半自動(dòng)焊，也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊。 5.3 2205雙相不銹鋼的焊接(hnji)操作根據(jù)工藝要求，用（GTAW）焊接，正背面均采用99.99Ar氣作保護(hù)，焊縫定位焊，在對(duì)接處一側(cè)引弧，在把電弧拉至始焊部位，焊槍橫向擺動(dòng)，待金屬熔化時(shí)連續(xù)填絲進(jìn)行(jnxng)焊接。定位焊長(zhǎng)度應(yīng)不小于是15mm，在焊接填充(tinchng)根部第一

34、道焊時(shí)將填充金屬的起點(diǎn)和終點(diǎn)修磨成平滑過(guò)渡的傾斜角度。焊槍采用從右向左焊，焊炬角度與工件成60800夾角，焊絲與工件給進(jìn)夾角為150250。第一道焊時(shí)鎢棒伸出氣套一般為57mm左右電弧較集中，根部易熔合焊透。焊接第二至七層應(yīng)采用多道焊，盡量減少坡口焊道內(nèi)的紅熱溫度停留時(shí)間，層間溫度控制在80150以內(nèi)，直至坡口填滿。 材料表面的弧擊和起弧, 是一個(gè)瞬間的高溫過(guò)程, 冷卻速度很快,表面顯微組織中鐵素體含量很高, 這種組織對(duì)裂紋和腐蝕很敏感, 應(yīng)盡力避免, 如果產(chǎn)生必須用細(xì)砂輪打磨去除?，F(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中材料的保護(hù)非常重要, 應(yīng)避免碳鋼、銅、低熔點(diǎn)金屬或其它雜質(zhì)對(duì)不銹鋼的污染, 可能情況下, 不銹鋼和碳鋼管應(yīng)分開存放和焊接。焊接和切割過(guò)程中應(yīng)采取措施防止飛濺、弧擊、滲碳、局部過(guò)熱等。5.4 焊后熱處理雙相不銹鋼不需要進(jìn)行熱處理。否則會(huì)使雙相不銹鋼析出間相或脆性相，降低(jingd)韌性和耐蝕性。5.5 檢驗(yàn)(jinyn)焊后焊縫外觀檢查：用肉眼或數(shù)倍放大鏡觀察(gunch)接頭表面，焊縫表面未存在未焊透、未熔合、表面氣孔、焊瘤等缺陷。無(wú)損檢測(cè)：X射線探傷按JB/T4730-2005探傷標(biāo)準(zhǔn)和ASME-卷QW-191探傷標(biāo)準(zhǔn)拍片合格。力學(xué)性能試