雙相不銹鋼焊接工藝分析論文終稿

1、<p>　　雙相不銹鋼焊接工藝分析</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　雙相不銹鋼廣泛應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)、石油天然氣等行業(yè)。雙相不銹鋼焊接工藝需要考慮各方面的因素，無論是材料選擇、工藝措施等各焊接環(huán)節(jié)都要考慮，以提高雙相不銹鋼的焊接質(zhì)量，提高材料的利用率本文介紹了雙相不銹鋼的發(fā)展歷程，常見分類與牌號(hào)就雙相不銹鋼的性能，發(fā)展展開論

2、述，分析雙相不銹鋼的焊接性能焊接特點(diǎn)以及焊接工藝。著重描述了SAF2205鋼的焊接工藝，以及焊接過程中易遇到的問題，解決方式。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙相不銹鋼；焊接；工藝；SAF2205</p><p>　　The analysis Duplex stainless steel welding process</p><p><b>　　Abstr

3、act</b></p><p>　　Duplex stainless steel is widely used in the chemical industry, oil and gas and other industries. The Duplex stainless steel welding process needs to consider various factors, either m

4、aterial selection or process measures must take into account all aspects of welding, the welding of duplex stainless steel in order to improve quality, improve material utilization This article describes the development

5、process of duplex stainless steel common classification and properties of duplex stainless steel</p><p>　　Keywords: duplex stainless steel; welding; process; SAF2205</p><p><b>　　目 錄<

6、/b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　插圖清單</b></p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　第一

7、章 雙相不銹鋼的介紹1</p><p>　　1.1雙相不銹鋼的誕生發(fā)展1</p><p>　　1.2雙相不銹鋼的分類及常見牌號(hào)2</p><p>　　1.3 雙相不銹鋼的應(yīng)用3</p><p>　　第二章 雙相不銹鋼的基本性能及應(yīng)用特點(diǎn)5</p><p>　　2.1雙相不銹鋼的基本性能5</p>

8、<p>　　2.2雙相不銹鋼的使用要求7</p><p>　　第三章 雙相不銹鋼的焊接性9</p><p>　　3.1 雙相不銹鋼的雙相不銹鋼的焊接的基本特征9</p><p>　　第四章 雙相不銹鋼的焊接技術(shù)及工藝要求12</p><p>　　4.1焊接含氮的雙相不銹鋼的要點(diǎn)12</p><p&g

9、t;　　4.2焊接材料的選擇13</p><p>　　4.3雙相不銹鋼的焊接方法15</p><p>　　第五章 典型雙相不銹鋼（SAF2205）的焊接17</p><p>　　5.1 SAF2205的概述17</p><p>　　5.2 SAF2205 雙相不銹鋼的焊接特點(diǎn)17</p><p>　　5.3

10、SAF2205雙相不銹鋼的焊接技術(shù)18</p><p>　　5.4 2205雙相不銹鋼的焊接方法19</p><p><b>　　總結(jié)27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　致謝29</b></p>&

11、lt;p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖1-1 雙相顯微組織..........................................................6</p><p>　　圖3-1 不銹鋼結(jié)晶裂紋敏感性與Creq/Nieq之間關(guān)系的曲線 .......................14</p>&

12、lt;p>　　圖5-8 坡口形式............................................................. 26</p><p>　　圖5-13 MIG焊焊接線能量對焊縫金屬?zèng)_擊韌度的影響 ............................29</p><p>　　圖5-15 2205雙相不銹鋼焊接接頭腐蝕速率和低溫韌性隨線能量的

13、..................30</p><p>　　圖5-16 不同連續(xù)冷卻時(shí)間2205雙相不銹鋼模擬焊接熱影響區(qū)的組織................30</p><p>　　圖5-17 不同兩相冷卻時(shí)間2205雙相不銹鋼模擬 .................................31</p><p>　　圖5-17 不同連續(xù)冷卻時(shí)間2205

14、雙相不銹鋼模擬焊接熱影響區(qū)顯微硬度顯微硬度 .....31</p><p>　　圖5-19 不同連續(xù)冷卻時(shí)間2205雙相不銹鋼模擬焊接熱影響區(qū)一次熱循環(huán)沖擊韌度....31</p><p>　　圖5-20 不同連續(xù)冷卻時(shí)間2205雙相不銹鋼模擬焊接熱影響區(qū)多次熱循環(huán)沖擊韌度....32</p><p><b>　　表格清單</b></p&

15、gt;<p>　　表1-1 常用雙相不銹鋼各國牌號(hào)近似對照表......................................8</p><p>　　表1-2 常用雙相不銹鋼材料化學(xué)成分............................................9</p><p>　　表2-1 常用雙相不銹鋼材料機(jī)械性能.................

16、.......................... 11</p><p>　　表2-2 鋼鐵雙相不銹鋼產(chǎn)品采用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)..................................... 12</p><p>　　表2-3 雙相不銹鋼(DSS)代表牌號(hào)的主要化學(xué)成分和耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值(PREN)............12</p><p>　　表3-2 四種雙

17、相不銹鋼焊接接頭室溫橫向拉伸及彎曲試驗(yàn)結(jié)果..................... 16</p><p>　　表3-3 四種雙相不銹鋼焊接接頭室溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果............................... 17</p><p>　　表4-1 含氮雙相不銹鋼焊縫金屬中的δ鐵素體含量、化學(xué)成分和力學(xué)性能............18</p><p>　　

18、表4-2 各類雙相不銹鋼焊接材料的選用......................................... 19</p><p>　　表4-3 三種典型的雙相不銹鋼推薦的最佳焊接線能量和層間溫度................... 21</p><p>　　表4-4 保護(hù)氣中N2含量對焊縫金屬中的N含量和奧氏體含量的影響................21</p>

19、;<p>　　表5-1 熔敷金屬化學(xué)成分..................................................... 25</p><p>　　表5-2 熔敷金屬力學(xué)性能..................................................... 25</p><p>　　表5-3 焊條電弧焊焊接參數(shù)........

20、........................................... 25</p><p>　　表5-4 AVESTA2205/AVESTA805熔敷金屬化學(xué)成分...............................26</p><p>　　表5-5 AVESTA2205/AVESTA805熔敷力學(xué)性能...............................

21、....26</p><p>　　表5-6 2205雙相不銹鋼SAW焊焊接.............................................26</p><p>　　表5-7焊接參數(shù)焊接試板的焊縫和HAZ的沖擊吸收功、鐵素體含量、耐腐蝕性能..... 27</p><p>　　表5-9 焊縫金屬及HAZ的沖擊吸收功、鐵素體含量、耐腐蝕性能..

22、...................27</p><p>　　表5-10 熔敷金屬化學(xué)成分.................................................... 28</p><p>　　表5-11 焊絲熔敷力學(xué)性能.................................................... 28</p><

23、;p>　　表5-12 TIG焊焊接參數(shù).......................................................29</p><p>　　表5-14 MIG焊焊接線能量對焊縫金屬和熱影響區(qū)最大晶粒尺寸，鐵素體含量最高硬度平均值的影響................................................................. 29<

24、;/p><p>　　第一章 雙相不銹鋼的介紹</p><p>　　1.1 雙相不銹鋼的誕生發(fā)展</p><p>　　雙相不銹鋼是組織中鐵素體、奧氏體含量約各占一半，其中量少相的含量也要達(dá)到30%以上的不銹鋼，如圖1-1所示為雙相顯微組織。若C含量較低，Cr的含量應(yīng)在18%～28%，Ni的含量在3%～10%。另外也存在Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。雙相不銹鋼兼具有

25、奧氏體、鐵素體不銹鋼的性能特點(diǎn)。它的韌、比鐵素體相都要高。且無室溫脆性,因此可以用于厚板。此外它還有很好的耐晶間腐蝕性能和焊接性能。同時(shí)還具有鐵素體不銹鋼的較高的導(dǎo)熱系數(shù)和475℃脆性，超塑性等。與它比奧氏體不銹鋼含Ni量低，比強(qiáng)度高，價(jià)格便宜。而且其耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕也有明顯增強(qiáng)。雙相不銹鋼還擁有良好的耐孔蝕性能。雙相不銹鋼與鐵素體和奧氏體不銹鋼的不同之處是在熱處理過程中有相的轉(zhuǎn)變，即改變了兩相之間比例關(guān)系。</p&g

26、t;<p>　　雙相不銹鋼的自20世紀(jì)30年代以來已經(jīng)歷三代。第一代雙相不銹鋼為AISI329鋼，它含鉬、鉻，都很高，耐局部腐蝕性能好，含碳量較高(≤0.1%)。為了滿足在氯化物環(huán)境下的耐應(yīng)力腐蝕斷裂性能特別研制了3RE60雙相不銹鋼鋼；雖然它具有很好的性能，但在焊接性不是很好。焊縫的熱影響區(qū)由于鐵素體過多韌性降低，而且它的耐腐蝕性也明顯的比基體金屬低，因此它只在一些特殊的非焊接狀態(tài)下使用。氬氧脫碳的精煉工藝的發(fā)明催生了第

27、二代雙相不銹鋼。此類鋼基本都屬超低碳型，并含有銅、鉬或硅等耐蝕性的元素，其重要特點(diǎn)是加入了適量的氮從而形成了第二代新型含氮雙相不銹鋼，包括18Gr型、22Gr（SAF2205）型及25Gr型。第三代雙相不銹鋼（Super DSS）以AF2507、UR52N+、及Zeron100為代表。這類鋼的特點(diǎn)是含碳量低（ωc0.01%～0.02%）、高鉬（約ωMo4%）、高氮(約ωN0.3%)，鐵素體含量為40%～45%，其耐點(diǎn)蝕系數(shù)大于40。&l

28、t;/p><p>　　圖1-1 雙相顯微組織</p><p>　　雙相不銹鋼的屈服強(qiáng)度可達(dá)到400～550MPa，是普通不銹鋼的兩倍。因此能夠降低成本，節(jié)約材料。且它有很強(qiáng)的抗腐蝕能力，可在比較惡劣環(huán)境下使用，如海水、氯離子含量較高的環(huán)境中，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和普通奧氏體不銹鋼相比已有很大的增強(qiáng)，其性能可與高合金奧氏體不銹鋼相比?，F(xiàn)如今，雙相不銹鋼已被廣泛應(yīng)用于

29、油氣、化學(xué)工業(yè)，此外雙相不銹鋼在新能源工業(yè)，建筑業(yè)和沿海城建等領(lǐng)域也會(huì)有應(yīng)用。新型的雙相不銹鋼產(chǎn)品也依然在的研發(fā)及拓展中。</p><p>　　1991年確定了雙相不銹鋼鋼種2205的化學(xué)成分、應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，在一些對耐腐性要求比較苛刻的環(huán)境中2205一般都是作為標(biāo)準(zhǔn)鋼種使用。在諸多應(yīng)用領(lǐng)域，雙相不銹鋼成功地取代了昂貴的316Mo、317L（M）（N）、904（L）（N）等鋼種。雙相不銹鋼也正向著過去使用316

30、Mo薄板產(chǎn)品的領(lǐng)域滲透。雙相不銹鋼易清洗、更清潔。如何用更經(jīng)濟(jì)的新鋼種取代雙相不銹鋼2205成為現(xiàn)在雙相不銹鋼研發(fā)拓展的一個(gè)新的趨勢，實(shí)際上在某些市場，經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼2304已經(jīng)取代了2205地位?，F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)也特別設(shè)計(jì)了超高級(jí)雙相不銹鋼，來應(yīng)對更為苛刻的應(yīng)用環(huán)境。超高級(jí)雙相不銹鋼主要應(yīng)用于無縫管的制造。另外還有些專門為化肥廠等特殊應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的超高級(jí)雙相不銹鋼產(chǎn)品。未來，新型鋼種的研發(fā)有望在更低溫度下得以應(yīng)用（甚至焊接組織可以在－10

31、0℃下應(yīng)用），并可以在更寬的熱輸入條件下進(jìn)行焊接。近年來，隨著綠色能源的發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展概念的提出對雙相不銹鋼產(chǎn)品的推廣具有積極意義。未來發(fā)展對雙相不銹鋼設(shè)計(jì)研發(fā)的要求主要著手于提高生產(chǎn)效率，降低成本。</p><p>　　1.2 雙相不銹鋼的分類及常見牌號(hào)</p><p>　　目前最常用的雙相不銹鋼是鉻鎳型，可分為四類，</p><p>　　第一類為低合金型，其代

32、表牌號(hào)是UNS S32304（23Cr4Ni0.1N），不含鉬。PREN（=ωCr%+ωMo3.3%ωN16%）值為24～25，其耐應(yīng)力腐蝕可與AISI304及AISI316相媲美使PREN=ωCr%+ωMo3.3%+ωN16%。</p><p>　　第二類為中合金型，其代表牌號(hào)是UNSS31803（22Cr5Ni3Mo0.15N）。PREN值為32～33，其耐腐蝕性能介于可替代及含6MoN的奧氏體不銹鋼和AIS

33、I316之間。</p><p>　　第三類為高合金型，此類鋼一般含Cr為ωCr25%,還含有Cu和W。代表牌號(hào)是UNS S32550（22Cr6Ni3Mo2Cu0.2N）。PREN值為38～39，其耐腐蝕性高于含Cr為ωCr22%雙相不銹鋼。</p><p>　　第四類為超級(jí)雙相不銹鋼型，含高M(jìn)o和N。有的還含有Cu和W。代表牌號(hào)是UNS S32750（25Cr7Ni3.7Mo2Cu0.3

34、N）。PREN值為大于40，有良好的耐腐蝕性及綜合力學(xué)性能可相比于超級(jí)奧氏體不銹鋼。</p><p>　　表1-1及表1-2所示給出了典型雙相不銹鋼的幾個(gè)主要國家的雙相不銹鋼的牌號(hào)和主要化學(xué)成分及各國主要雙相不銹鋼的牌號(hào)近似對照，</p><p>　　表1-1 常用雙相不銹鋼各國牌號(hào)近似對照表</p><p>　　表1-2常用雙相不銹鋼材料化學(xué)成分</p>

35、;<p>　　1.3 雙相不銹鋼的應(yīng)用</p><p>　　雙相不銹鋼的應(yīng)用實(shí)例</p><p><b>　　1.、煉油工業(yè)</b></p><p>　　原油脫鹽裝置中管道和熱交換器。</p><p>　　加氫裂化裝置。催化吸收解吸塔塔盤板、襯里、管等。汽油再熱器。催化裂化裝置。空泠器，水泠器的熱交換器，脫

36、硫反應(yīng)器。加氫裂化裝置。</p><p>　　2、石化工業(yè)（中性氯化物）</p><p>　　聚氯乙稀（PVC）熱交換器和汽提塔。</p><p>　　羰基合成醇管道式環(huán)形反應(yīng)器。</p><p>　　氯乙烯裝置中的氯乙烯再沸器、盤管式氧氯化反應(yīng)器。</p><p>　　甲醇合成反應(yīng)器的催化劑管束、中壓閃蒸罐頂冷凝器、

37、物料流出物熱交換器。</p><p>　　醋酸等有機(jī)酸（甲酸、甲醛）的管道和生產(chǎn)裝置。</p><p>　　3、海上、陸上油氣工業(yè)（酸性油井管線和井管）</p><p><b>　　輸送集氣管和管道。</b></p><p>　　海上石油平臺(tái)的穩(wěn)水系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，消防系統(tǒng)，熱交換器、水處理。</p>

38、<p>　　4、制鹽，造紙等輕工業(yè)</p><p>　　間歇式蒸煮裝置或連續(xù)式硫酸蒸煮。如：木屑預(yù)熱器、蒸煮器、冷凝器、漂白設(shè)備等。</p><p>　　鹽硝聯(lián)產(chǎn)和真空制鹽裝置，</p><p><b>　　5、化肥工業(yè)</b></p><p>　　尿素工業(yè)。CO2壓縮機(jī)冷卻器管線。氣提塔的氣提管，高壓分解

39、塔的分解管及輸送管道，高壓冷凝器的冷凝管。甲銨泵泵體。</p><p>　　磷肥工業(yè)。料漿輸送管線、料漿循環(huán)及反應(yīng)槽。</p><p><b>　　6、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件</b></p><p>　　平臺(tái)上鉆井架的海底管道、張拉系統(tǒng)。蒸汽透過的駁船、平葉片、槽車等。</p><p>　　第二章 雙相不銹鋼的基本性能及應(yīng)用特點(diǎn)

40、 </p><p>　　2.1 雙相不銹鋼的基本性能</p><p>　　雙相不銹鋼的性能綜合了奧氏體和鐵素體組織性能。它結(jié)合了奧氏體不銹鋼優(yōu)良的韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性和高強(qiáng)度。</p><p>　　與含鉻量超過ωCr18%的鉻鐵素體不銹鋼相比較，普通的鉻鎳奧氏體不銹鋼在氯化物介質(zhì)中的抵抗應(yīng)力腐蝕裂紋的能力有限。但是鉻鐵素體不銹鋼的焊接性很差

41、。這是因?yàn)?，一方面在焊縫金屬，特別是在焊接熱影響區(qū)中，鐵素體組織有嚴(yán)重的晶粒長大的傾向；另一方面，鉻鐵素體不銹鋼中碳含量超過ωC0.01%，就會(huì)形成馬氏體。這兩方面，均降低焊接接頭的韌性，使冷裂敏感性增加、因?qū)Ы绺g敏感，所以，碳含量為ωC0.1%～0.2%的奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼，不能滿足沖擊韌度和耐腐蝕敏感性的要求。</p><p>　　表2-1 常用雙相不銹鋼材料機(jī)械性能</p><

42、p>　　為了解決上述問題，開發(fā)了一種低碳及氮合金化的奧氏體-鐵素體Cr-Ni-Mo合金的雙相不銹鋼。它不僅具有良好的抗晶間腐蝕、縫隙腐蝕、點(diǎn)腐蝕及耐應(yīng)力腐蝕裂紋的能力，而且焊接性也很好。與常用的Cr-Ni-Mo系奧氏體不銹鋼相比較，只要焊接工藝合理，低碳雙相不銹鋼焊接接頭就有更強(qiáng)的抗腐蝕能力，而且有更強(qiáng)的抗腐蝕能力，更高的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及良好的韌性。這種鋼中的奧氏體組織和鐵素體組織含量基本相當(dāng)。還有另一類型的雙相不銹鋼，Cr-

43、Ni-N型雙相不銹鋼，但工程上用得比較多的還是Cr-Ni-Mo合金系的雙相不銹鋼。 雙相不銹鋼除了具有一般不銹鋼性能外，也有其自身的特性，所以，不銹鋼的選用過程中除了考慮一般不銹鋼的性能要求，還需要考慮雙相不銹鋼自身的性能特點(diǎn)。</p><p>　　表2-1給出一些常見雙相不銹鋼的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及性能 表2-2所示為ASTM標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼的牌號(hào)和主要化學(xué)成分，表2-3給出了雙相不銹鋼分類的PREN值的對比。&

44、lt;/p><p>　　表2-2 鋼鐵雙相不銹鋼產(chǎn)品采用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表2-3 雙相不銹鋼(DSS)代表牌號(hào)的主要化學(xué)成分和耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值(PREN)</p><p>　　2.2雙相不銹鋼的使用要求</p><p>　　mA        k*v!^機(jī)械技術(shù),機(jī)械大全,機(jī)電行業(yè),機(jī)械產(chǎn)品

45、,機(jī)械設(shè)備,機(jī)械配件,機(jī)器人技術(shù),機(jī)械常識(shí),機(jī)械技術(shù),機(jī)械大全,機(jī)電行業(yè),機(jī)械產(chǎn)品,機(jī)械設(shè)備,機(jī)械配件,機(jī)械常識(shí),工程材料,數(shù)控技術(shù),機(jī)械設(shè)計(jì),外貿(mào)論壇,外貿(mào)信息,機(jī)械加工,工程機(jī)械,木工機(jī)械,通用機(jī)械,紡織機(jī)械,包裝機(jī)械,食品機(jī)械,儀器儀表1、需要控制相的比例，鐵素體相和奧氏體相最適合的比例是約各占一半，某一相所占的比例最多不能超過65%，這樣是為了保證雙相不銹鋼有最佳的綜合性能。若兩相比例失當(dāng)，例如鐵素體含量過高，易在焊接熱影響區(qū)形

46、成單相鐵素體，易在一些特殊介質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。 Qr#m*}q機(jī)械技術(shù),機(jī)械大全,機(jī)電行業(yè),機(jī)械產(chǎn)品,機(jī)械設(shè)備,機(jī)械配件,機(jī)械常識(shí),機(jī)械技術(shù),機(jī)械大全,機(jī)電行業(yè),機(jī)械產(chǎn)品,機(jī)械設(shè)備,機(jī)械配件,機(jī)械常識(shí),工程材料,數(shù)控技術(shù),機(jī)械設(shè)計(jì),外貿(mào)論壇,外貿(mào)信息,機(jī)械加工,工程機(jī)械,木工機(jī)械,通用機(jī)械,紡織機(jī)械,包裝機(jī)械,食品機(jī)械,儀器儀表2、掌握雙相不銹鋼的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律并熟悉他們的CCT、TTT轉(zhuǎn)變曲線，這可以幫助雙相不銹鋼的熱成

47、型和熱處理等工藝的制定，雙相不銹鋼要比奧氏體不銹</p><p>　　第三章 雙相不銹鋼的焊接性</p><p>　　3.1 雙相不銹鋼的雙相不銹鋼的焊接的基本特征</p><p>　　和鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼相比相不銹鋼具有良好的焊接性能。由于焊接熱影響區(qū)晶粒嚴(yán)重粗化易導(dǎo)致鐵素體鋼韌性大大降低，而奧氏體不銹鋼則對焊接熱裂紋比較敏感。雙相不銹鋼的優(yōu)秀焊接性能根本

48、在于其綜合了鐵素體、奧氏體兩相性能。而其性能的關(guān)鍵則取決于兩相的比例和分布。雙相不銹鋼在1000℃下平衡組織中奧氏體會(huì)逐步漸少鐵素體會(huì)逐步增加。在固相線溫度區(qū)間時(shí)（≥1350℃），平衡組織中鐵素體比例會(huì)達(dá)100%。</p><p>　　雙相不銹鋼有很多種類，但最常用的是SAF2205和SAF2507雙相不銹鋼，在工程中的使用量的SAF2205約占80%，超級(jí)雙相不銹鋼SAF2507D的使用約占13%。雙相不銹鋼常

49、用焊接方法有鎢極氬弧焊（GTAW）、手工電弧焊（SMAW）、等離子焊（PAW）、藥芯焊絲電弧焊（FCAW），也會(huì)少量埋弧悍的使用。</p><p>　　雙相不銹鋼在焊接時(shí)必須要注意，即若要使焊縫金屬中鐵素體含量在焊態(tài)與母材相當(dāng)，其焊接材料的Ni含量需高于母材。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼一樣有較好的焊接性。鐵素體加熱到600℃以上時(shí)，將迅速地催化。焊接熱影響區(qū)與母材相比，由于固溶含N量少（因氮化物析出）而使腐蝕性下降

50、，因此，希望采用小焊接線能量。一般無需預(yù)熱和焊后熱處理。但若在較低溫度下焊接，為避免產(chǎn)生冷裂紋，最好預(yù)先預(yù)熱處理。</p><p>　　1、雙相不銹鋼的熱裂敏感性較低，抗熱裂能力較高。圖3-1給出了不銹鋼結(jié)晶裂紋敏感性與Creq/Nieq之間關(guān)系的曲線?？梢钥闯霎?dāng)Creq/Nieq之間比值在1.5～2.0時(shí)，裂紋總長度最小，既焊縫金屬結(jié)晶裂紋敏感性處于兩相區(qū)時(shí)最小。而且，熔池結(jié)晶時(shí)為鐵素體，比奧氏體的結(jié)晶裂紋敏感

51、性要小。雙相組織阻止奧氏體晶粒長大。同時(shí)，還有鐵素體相可以降低相間界面能，增大殘余低熔點(diǎn)液相的接觸角，阻礙潤濕展開，并且可增大硫、磷的溶解度。因此，其熱裂紋的敏感性也比較低。</p><p>　　圖3-1 不銹鋼結(jié)晶裂紋敏感性與Creq/Nieq之間關(guān)系的曲線</p><p>　　2、雙相不銹鋼中鐵素體的含量接近50%，因此雙相不銹鋼也保存了鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn)，例如475℃脆性及高導(dǎo)熱

52、系數(shù)等特點(diǎn)，但是這些特點(diǎn)都不是很顯著。 </p><p>　　3、冷裂紋的敏感性：近年來研究認(rèn)為雙相不銹鋼產(chǎn)生的冷裂紋與氫致延遲裂紋有關(guān).它也可以滿足氫致延遲裂紋的三個(gè)條件：即氫的存在；脆性相（雙相不銹鋼中的鐵素體、475℃脆性和σ相脆性等）；高的拘束應(yīng)力。一般認(rèn)為鐵素體含量超過60%就有產(chǎn)生氫致延遲裂紋的危險(xiǎn)性。但是雙相不銹鋼比一般的低合金高強(qiáng)鋼小很多。 </p><p>　　4、雙相

53、不不銹鋼的熱影響區(qū) 焊接的熱影響區(qū)過熱區(qū)的組織由鋼的化學(xué)成分及焊接工藝決定。焊接參數(shù)對于熱影響區(qū)的影響主要是線能量的影響，當(dāng)然也還要看鋼種，另外母材內(nèi)的鐵素體/奧氏體的比例影響不銹鋼的力學(xué)性能，這個(gè)比例也會(huì)影響焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)的組織。母材中鐵素體含量太高，會(huì)使材料變脆。若母材中鐵素體偏高則可用稍大的焊接線能量，以使其冷速變緩，使鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變充分點(diǎn)，若母材內(nèi)鐵素體含量偏低，則可用稍小的焊接線能量，以使冷卻變快，使鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變

54、變?nèi)酢?lt;/p><p>　　5、雙相不銹鋼含有的各種合金元素，易在焊接時(shí)產(chǎn)生金屬間相和碳氮化合物。焊接過程中會(huì)有金屬間相碳氮化合物產(chǎn)生。它們對焊接接頭的力學(xué)和耐腐蝕性能會(huì)有一定影響，其中最危險(xiǎn)的是脆性相σ。</p><p>　　6、幾種雙相不銹鋼焊接接頭的性能 </p><p>　　表3-2給出了四種雙相不銹鋼焊接接頭室溫橫向拉伸及彎曲試驗(yàn)結(jié)果。表3-3所示為四種雙

55、相不銹鋼焊接接頭室溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果。</p><p>　　根據(jù)兩表數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)焊縫金屬強(qiáng)度與母材基本一致，焊接熱影響區(qū)沖擊值也與母材相當(dāng)，催化傾向不大。國內(nèi)研制的這四種雙相不銹鋼在使用合適的焊接材料時(shí)，焊接接頭力學(xué)性能良好。</p><p>　　雙相不銹鋼的關(guān)鍵是保持焊接接頭中熱影響區(qū)中相的理想比例；雙相不銹鋼焊接發(fā)展的趨向于提高焊縫金屬區(qū)中奧氏體的含量。</p><p&

56、gt;　　在焊接接頭組織方面，焊接接頭的耐腐蝕性的變化隨著焊接接頭熱影響區(qū)、焊縫金屬區(qū)中相比例的變化而變化。此外接頭冷卻時(shí)易與碳氮結(jié)合使得焊縫金屬周圍貧鈍化，從而影響接頭的耐腐蝕性。因此為了確保焊接接頭的耐腐蝕性，在焊接過程中應(yīng)合理控制兩相的比例分布，盡量的阻止σ相聚集長大。</p><p>　　表3-2四種雙相不銹鋼焊接接頭室溫橫向拉伸及彎曲試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　注：焊接材料中T

57、表示為焊絲，其余為焊條</p><p>　　表3-3四種雙相不銹鋼焊接接頭室溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　注：試樣尺寸10×10（024mm板），5×10（8mm板），4×10（6mm板）。</p><p>　　雙相不銹鋼的焊接技術(shù)及工藝要求</p><p>　　雙相不銹鋼（A-F型）的焊接要遵守一定的焊接

58、工藝，關(guān)鍵的是要有適宜的冷卻速度。冷卻速度太快，會(huì)在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生過多的鐵素體，冷卻速度過慢，會(huì)在焊接熱影響區(qū)形成過多粗大的晶粒及析出氮化鉻等析出物。應(yīng)在焊接材料的選擇及焊接方法和焊接條件的配合上，使得焊縫金屬中的δ鐵素體含量達(dá)到30%～40%，否則，也應(yīng)使其焊接熱影響區(qū)的δ鐵素體含量在70%以下，否則易產(chǎn)生冷裂紋。</p><p>　　4.1 焊接含氮的雙相不銹鋼的要點(diǎn)：</p><p&

59、gt;　　1、填充金屬應(yīng)當(dāng)用氮合金化，并且適當(dāng)增加Ni含量（表4-1所示為含氮雙相不銹鋼焊縫金屬中的δ鐵素體含量、化學(xué)成分和力學(xué)性能）。</p><p>　　2、焊接時(shí)，焊縫金屬盒焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)的冷卻時(shí)間t12/8不能太短。應(yīng)根據(jù)板厚選擇合適的焊接線能量，板厚的焊接線能量應(yīng)大些，薄板的焊接線能量應(yīng)小些。</p><p>　　3、不加填充金屬的焊接應(yīng)予避免，因?yàn)楹缚p金屬中易產(chǎn)生高δ鐵素體

60、含量。</p><p>　　4、如果焊接熱影響區(qū)較窄，而且晶粒細(xì)小，δ鐵素體含量也不高，其抗腐蝕性及韌性應(yīng)當(dāng)較好。</p><p>　　表4-1 含氮雙相不銹鋼焊縫金屬中的δ鐵素體含量、化學(xué)成分和力學(xué)性能</p><p>　　注：SMAW線能量9～11KJ/cm；GMAW線能量20～22KJ/cm，Ar+2.5%CO2 ,不預(yù)熱，層間溫度100～150℃</p

61、><p>　　5、應(yīng)當(dāng)使富Ni的填充金屬與低Ni的母材的熔合比要小，以避免焊縫金屬含Ni量過低，δ鐵素體含量太高，熔合比以低于35%為好。</p><p>　　6、焊接材料要按規(guī)定烘干和保存。</p><p>　　7、要避免焊縫金屬擴(kuò)散氫含量過高，以免誘發(fā)冷裂紋。</p><p>　　8、一般不需要預(yù)熱，對厚大件可預(yù)熱到100～150℃。<

62、/p><p>　　9、厚度小于12mm的焊件，層間溫度不能大于150℃，厚度大于12mm的焊件，層間溫度不能大于180℃。</p><p>　　10、焊件一般不銹鋼固溶退火</p><p>　　11、應(yīng)在焊接過程中檢測鐵素體的含量，以便控制之。</p><p>　　12、不可在母材或焊縫金屬上引弧，因?yàn)橐^(qū)冷卻速度太大，易導(dǎo)致引弧區(qū)鐵素體含量太

63、高，易超過80%。易導(dǎo)致引弧區(qū)抗腐蝕性降低。</p><p>　　13、非合金鋼或低合金鋼與雙相不銹鋼焊接時(shí)均可采用雙相不銹鋼的填充金屬。奧氏體鋼與雙相不銹鋼焊接時(shí)也可以選擇雙相不銹鋼作為填充金屬。</p><p>　　4.2焊接材料的選擇 </p><p>　　雙相不銹鋼在焊接時(shí)應(yīng)選擇化學(xué)成分與母材化學(xué)成分相接近的焊接材料進(jìn)行焊接，焊縫金屬結(jié)晶時(shí)初始的組織同城為單

64、相鐵素體。隨著溫度的下降，發(fā)生鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變及碳化物和氮化物的析出。由于焊縫金屬從高溫向低溫快速冷卻，鐵素體是在非平衡狀態(tài)下向奧氏體的轉(zhuǎn)變的，鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變不完全，焊縫金屬中的鐵素體仍占大多數(shù)，甚至于出現(xiàn)單一鐵素體組織的現(xiàn)象。這樣，焊縫金屬中產(chǎn)生的是粗大的鐵素體組織，其韌性和腐蝕性都較低，與母材不相匹配。</p><p>　　在雙相不銹鋼研究的初期，大多采用奧氏體焊接材料，如E309SiL、E309M

65、oL、E316等。這種奧氏體焊縫金屬基本上能夠滿足一些雙相不銹鋼的需求，至今仍有應(yīng)用。暗示，焊縫金屬與母材在化學(xué)成分和組織上的差異，焊縫金屬的強(qiáng)度比母材低，耐腐蝕性能也不匹配。</p><p>　　現(xiàn)在國內(nèi)外已研制出適應(yīng)于各種雙相不銹鋼的焊接材料，其特點(diǎn)是焊縫金屬組織為奧氏體占優(yōu)勢的鐵素體—奧氏體雙相組織，主要耐腐蝕元素（Cr、Mo等）含量與母材相當(dāng)，從而保證焊縫金屬與母材有相當(dāng)?shù)哪透g性。為了保證焊縫金屬中的奧

66、氏體含量，通常都要提高其Ni和N的含量，也就是提高約2%～4%的鎳含量。雙相不銹鋼母材中，一般都含有一定量的N，因此在焊接材料中也應(yīng)有一定的N含量，但氮含量不能太高，否則會(huì)有氣孔產(chǎn)生。因此，焊接材料的Ni含量比母材高就是一個(gè)主要差別。</p><p>　　由于雙相不銹鋼發(fā)展時(shí)間不長，各國和不同廠家對焊接材料的選用差別較大，表4-2所示為各類雙相不銹鋼焊接材料的選用</p><p>　　表4

67、-2各類雙相不銹鋼焊接材料的選用</p><p>　　注：FCAW—藥芯焊絲電弧焊；L—焊絲；LR—堿性焊條；LT—藥芯焊絲</p><p>　　4.3雙相不銹鋼的焊接方法</p><p>　　4.3.1 焊接時(shí)的注意要點(diǎn)</p><p>　　1、焊接線能量和層間溫度。過低的焊接線能量會(huì)使奧氏體的轉(zhuǎn)變量減少，甚至于會(huì)抑制焊后冷卻過程中的鐵素體

68、向奧氏體轉(zhuǎn)變，而得到單相鐵素體組織，使其失去雙相不銹鋼的特點(diǎn)，而降低其使用性能。因此，激光焊、電子束焊和等離子含等高能束焊不適于雙相不銹鋼的焊接。焊接線能量過高會(huì)使焊縫金屬及焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)的晶粒粗大，韌性降低。SMAW、TIG、MIG可用來焊接雙相不銹鋼。</p><p>　　為了獲得雙相不銹鋼焊接接頭的最佳性能，除了合理地選用焊接材料外，還必須選擇最佳的焊接線能量和層間溫度，一般要控制焊縫金屬中的奧氏體含量

69、在60%～70%。表4-3給出了三種典型的雙相不銹鋼推薦的最佳的焊接線能量和層間溫度。</p><p>　　表4-3 三種典型的雙相不銹鋼推薦的最佳焊接線能量和層間溫度</p><p>　　2、適宜采用多層焊，多道次，低熔合比。</p><p>　　3、避免使用焊后熱處理。因?yàn)楹负鬅崽幚泶嬖谥T多困難，生產(chǎn)上難以實(shí)現(xiàn)。固溶處理的溫度太高（1000～1050℃），生產(chǎn)上

70、很難實(shí)現(xiàn)。另外，中溫處理會(huì)導(dǎo)致脆化相析出，韌性和腐蝕性降低。</p><p>　　4.3.2雙相不銹鋼常用的焊接方法 </p><p>　　焊接雙相不銹鋼常用的方法是焊條電弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIG）及熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG）</p><p>　　1、焊條電弧焊 焊條電弧焊適用于全位置焊接。對于雙相不銹鋼而言，鈦型焊條比堿性

71、焊條的焊接工藝性好，這一點(diǎn)對多層焊很重要，可以提高效率和避免夾雜。但是，鈦型焊條比堿性焊條得到的焊縫金屬的韌性較差。所以，對于焊件有低溫性能要求時(shí)應(yīng)采用堿性焊條。焊接過程過程中應(yīng)處于低氫狀態(tài)，嚴(yán)格控制橫向擺動(dòng)和電弧長度操作。 </p><p>　　2、鎢極惰性氣體保護(hù)焊 TIG焊常用于根部焊接或自動(dòng)焊接，也常用于薄板或管材接頭的焊接。TIG焊能夠保證焊件有良好的力學(xué)性能，特別是低溫韌性。一般TIG含的熔敷效率較低

72、，即使自動(dòng)焊也如此。</p><p>　　TIG焊時(shí)應(yīng)采用純Ar或Ar+2%N2 作為保護(hù)氣體。但V形坡口根部焊接且雙面成形時(shí)，背面需要用保護(hù)氣體保護(hù)，且用Ar+5%N2 作為保護(hù)氣體。因?yàn)楹缚p表面容易失N。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)推薦使用Ar+N2 混合氣體作為雙相不銹鋼TIG焊的保護(hù)氣體。因?yàn)檎缜懊嬉呀?jīng)提到的那樣，為了提高雙相不銹鋼焊縫金屬中奧氏體的含量，焊縫金屬的鉻當(dāng)量/鎳當(dāng)量

73、之比應(yīng)比母材小。若使用Ar+N2混合氣體，則可使焊縫金屬增N，N是強(qiáng)奧氏體形成元素，焊縫金屬增N就等于增大了鎳當(dāng)量，間接地達(dá)到了使鉻當(dāng)量/鎳當(dāng)量之比變小的目的。實(shí)踐證明，在保護(hù)氣中加N2后，焊縫金屬中的N含量和奧氏體含量都增加了，見表4-4</p><p>　　表4-4 保護(hù)氣中N2含量對焊縫金屬中的N含量和奧氏體含量的影響</p><p>　　3、埋弧焊 埋弧焊可以用于雙相不銹鋼厚板的焊

74、接，埋弧焊的問題是熔合比較大，可以通過調(diào)整坡口形式，正確的選用焊接線能量以及層間溫度，對熔合比加以控制。若厚壁件的焊接，前幾道由于熔合比較大，焊縫金屬鐵素體含量可能太大，加之冷卻速度慢，晶粒粗大，有可能使焊縫金屬盒焊接熱影響區(qū)發(fā)生脆化。這一點(diǎn)可以用調(diào)整焊接材料，即前幾道熔合比較大時(shí)，采用鎳當(dāng)量稍大的焊接材料。此外在焊絲的選用，應(yīng)選用比碳鋼焊接小一號(hào)的焊絲，適當(dāng)控制焊縫的熔透深度，可以使焊縫金屬與母材間熔合部分縮小。</p>

75、<p>　　4.3.3 多層焊和工藝焊縫 </p><p>　　如前所述，采用SMAW法進(jìn)行多層焊時(shí)，由于后道對前道的熱處理作用，焊縫金屬中的鐵素體會(huì)繼續(xù)向奧氏體轉(zhuǎn)變，兩相組織中奧氏體將會(huì)占優(yōu)勢；此外由于多次加熱離焊縫最近的的焊接熱影響區(qū)組織中的奧氏體含量也會(huì)增大，從而改善整個(gè)焊接接頭的組織和性能。但是，若是多次加熱到中溫區(qū)引起脆性相析出，也可能發(fā)生脆化。</p><p>　　

76、由于上述原因，我們可以在焊完之后再熔敷一道工藝焊縫，以便對最后一道焊縫及其焊接熱影響區(qū)進(jìn)行一次熱處理，以利于改善組織和提高性能。工藝焊縫最后可以經(jīng)過加工去除。</p><p>　　典型雙相不銹鋼（SAF2205）的焊接</p><p>　　5.1 SAF2205的概述</p><p>　　SAF2205雙相不銹鋼是中合金雙相不銹鋼，SAF2205是瑞典的牌號(hào)，美國的

77、牌號(hào)是UNS S31803，我國的牌號(hào)是00Cr22Ni5Mo3N,法國牌號(hào)是UR 45N，UR45N+，德國牌號(hào)是W-nr.1.4462，日本牌號(hào)是DP8。其化學(xué)成分及力學(xué)性能見表5-1、5-2。</p><p>　　其力學(xué)性能跟板材的回火溫度相關(guān)，其強(qiáng)度隨回火溫度升高而降低。當(dāng)回火溫度為600℃時(shí)屈服強(qiáng)度為400Mpa，抗拉強(qiáng)度為650Mpa。其金相組織中鐵素體、奧氏體體積分?jǐn)?shù)大致相等。</p>

78、<p>　　5.2 SAF2205 雙相不銹鋼的焊接特點(diǎn) </p><p>　　SAF2205雙相不銹鋼焊接時(shí)熱循環(huán)對焊接接頭微觀組織及其抗腐蝕性、塑、韌性和影響是最為突出是問題。</p><p>　　SAF2205雙相不銹鋼跟奧氏體不銹鋼焊接相比它對污染更加敏感，所以焊接前需對材料進(jìn)行嚴(yán)格清理。焊接坡口最好采用機(jī)械加工，不采用砂輪打磨的方法。</p><p

79、>　　SAF2205雙相不銹鋼的焊接性較好。與奧氏體不銹鋼相比，SAF2205雙相不銹鋼熱導(dǎo)率大，線脹系數(shù)小，而又因其包含鐵素體奧氏體兩相組織所以其熱裂傾向和變形小；其組織與低合金高強(qiáng)鋼相比，約含有一半的奧氏體組織，因此冷裂傾向小。由于預(yù)熱會(huì)使焊接熱影響區(qū)冷卻速度降低，因此一般雙相不銹鋼的焊接不采用預(yù)熱。焊材冷卻速度過快會(huì)使焊接熱影響區(qū)鐵素體含量急劇增加，通常會(huì)采用預(yù)熱處理減緩增加速率。雙相不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，因?yàn)槠漭^奧

80、氏體不銹鋼具有更好的導(dǎo)熱性，更低熱膨脹系數(shù)的特點(diǎn)。由于雙相不銹鋼抗熱裂紋的能力較高，故其可使用大線能量焊接，層間溫度控制在150℃以下。</p><p>　　5.3 SAF2205雙相不銹鋼的焊接技術(shù)</p><p>　　5.3.1 焊接方法和焊接材料的選擇。</p><p>　　一般用于奧氏體不銹鋼的焊接方法，如焊條電弧焊、TIG和MIG焊等，都可用于雙相不銹鋼的

81、焊接。焊接材料要選用比母材鎳含量或含量氮高的雙相不銹鋼材料，以確保奧氏體量在焊縫金屬中占優(yōu)勢，且盡量把焊縫金屬中鐵素體的控制在30%～40%左右。</p><p>　　5.3.2 焊接參數(shù)的選擇。</p><p>　　焊接線能量太大或太小都不好，一般控制在5～25kJ/cm，其具體數(shù)值還需根據(jù)焊件厚度來定。雙相不銹鋼的焊接時(shí)通常不需預(yù)熱，而且要控制多層多道焊的層間溫度。</p>

82、<p>　　5.3.3 焊接熔池及背面的保護(hù)。</p><p>　　為了提高焊縫金屬的耐蝕性采用氣體保護(hù)焊時(shí)可在保護(hù)氣體中加入適量的氮?dú)狻？梢圆捎糜行У谋趁姹Ｗo(hù)工裝來確保保護(hù)氣體的純度，來確保焊接工藝達(dá)到正常要求。</p><p>　　5.3.4定位焊縫。</p><p>　　定位焊接時(shí)，如果定位焊縫長度過短，焊接尚未建立起平衡即結(jié)束，會(huì)使焊縫冷卻速度

83、加快，而導(dǎo)致鐵素體含量快速增多、從而降低焊縫的韌性，同時(shí)隨著氮化物析出耐腐蝕性能也隨之降低，所以如果選用定位焊，應(yīng)該規(guī)定定位焊縫的最短長度。而且在焊接定位焊縫也應(yīng)該選用較大線能量。</p><p>　　5.3.5 焊接過程材料的保護(hù)。</p><p>　　焊接的過程由于材料表面弧擊、起弧，材料表面溫度很高，溫度又會(huì)很快冷卻，所以鐵素體含量會(huì)迅速提高。這種組織焊接裂紋和腐蝕敏感性很高，應(yīng)盡力

84、避免產(chǎn)生。如過有須用細(xì)砂輪打磨掉。焊接時(shí)材料的保護(hù)是很重要的，應(yīng)避免碳或其他雜質(zhì)金屬的污染。最好把不銹鋼分開存放盒分開焊接。焊接和切割過程中要防止飛濺、擊弧、滲碳、局部過熱等。</p><p>　　5.4 2205雙相不銹鋼的焊接方法 </p><p>　　2205雙相不銹鋼可以用如下的焊接方法進(jìn)行焊接，如TIG焊、MIG焊、SAW焊、SMAW焊等。焊接時(shí)用酸性焊條達(dá)不到設(shè)計(jì)對焊縫沖擊韌度

85、的要求，用堿性焊條則勉強(qiáng)能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，鎢極氬弧焊-40℃焊縫沖擊值最高，達(dá)到170J以上，埋弧自動(dòng)焊-40℃焊縫沖擊值則在100J以上，也有相當(dāng)?shù)脑Ａ?，但埋弧自?dòng)焊的效率與成本的有點(diǎn)是鎢極氬弧焊無法比擬的。</p><p>　　5.4.1 雙相不銹鋼的焊條電弧焊</p><p>　　5.4.1.1 焊接性。 雙相不銹鋼2205的焊接性，焊接熱裂紋和冷裂紋的敏感性都比較小。通常焊前不必預(yù)

86、熱，焊后也不需要熱處理。由于有較高氮含量，熱影響區(qū)單相鐵素體化傾向小，如果要焊接接頭有良好的性能則需要合理的選擇焊接材料和焊接線能量。</p><p>　　1、焊接冷裂紋。產(chǎn)生焊接冷裂紋的傾向很小，因?yàn)樗?0%以上的奧氏體，淬硬傾向很小。</p><p>　　2、焊接熱裂紋。焊接熱裂紋的敏感性比奧氏體不銹鋼小得多。因?yàn)槠滏嚭坎桓撸苌儆幸仔纬傻腿埸c(diǎn)共晶的雜質(zhì)，不易產(chǎn)生低熔點(diǎn)液態(tài)薄膜。

87、另外，晶粒也不會(huì)在高溫下急劇長大。</p><p>　　3、熱影響區(qū)脆化。2205雙相不銹鋼焊接的的主要問題在熱影響區(qū)而不在于焊縫。在焊接熱循環(huán)作用下，熱影響區(qū)處于快冷非平衡態(tài)，冷卻后總是保留更多的鐵素體，比起單相奧氏體不銹鋼，還是有較大的腐蝕傾向和脆化的敏感性。</p><p>　　4、475℃脆化。2205雙相不銹鋼含一半左右的鐵素體，也存在475℃脆性，但沒有鐵素體不銹鋼的敏感性高。

88、焊接時(shí)為了減少475℃脆化和σ相脆化，需要采取980℃的固熔處理，獲得奧氏體-鐵素體雙相組織的不銹鋼。</p><p>　　5.4.1.2 焊接材料。選用AWS E2209焊條，其化學(xué)成分及力學(xué)性能見表12、13。Avesta公司建議線能量為10～25kJ/cm，層間溫度需小于150℃。</p><p>　　表5-1 熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）</p><p

89、>　　表5-2 熔敷金屬力學(xué)性能</p><p>　　5.4.1.3 接頭形式。 接頭形式：對接；坡口形式：V形；鈍邊：0～0.5mm；坡口角度：70°；間隙2.8～3.2mm；錯(cuò)邊：0～0.5mm；余高：<2mm；蓋面焊縫寬度：比坡口寬度每側(cè)增加0.5～2.0mm。</p><p>　　5.4.1.4 焊接參數(shù)（見表5-3）</p><p>

90、　　表5-3 焊條電弧焊焊接參數(shù)</p><p>　　5.4.1.5 焊接接頭中鐵素體和奧氏體相比例的影響因素。焊接接頭中奧氏體、鐵素體的平衡關(guān)系受填充金屬、焊材中合金元素、焊接熱循環(huán)、保護(hù)氣體的影響。</p><p>　　1、合金元素的影響。合金元素中氮含量非常重要。氮可以促進(jìn)焊縫金屬和焊后熱影響區(qū)奧氏體相的形成。氮和鎳是形成奧氏體和擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，但氮元素的效果遠(yuǎn)勝于鎳。除此之外氮

91、在高溫下穩(wěn)定奧氏體的能力也強(qiáng)于鎳，可避免焊后單相鐵素體的出現(xiàn)，并可以防止有害金屬化合物相的析出。</p><p>　　當(dāng)選擇自熔焊活或者選擇的填充金屬化學(xué)成分與母材相同時(shí)，在焊接熱循環(huán)的作用下，鐵素體的含量會(huì)大量增加。為了降低焊縫中鐵素體的含量，焊接時(shí)必須要選用奧氏體含量多的焊縫金屬。通常會(huì)選擇提高焊接材料中鎳或氮的含量這兩種方法。</p><p>　　2、焊接熱循環(huán)的影響。雙相不銹鋼焊接

92、過程中焊接熱循環(huán)對焊接接頭內(nèi)的組織形態(tài)的影響最大，而且焊縫和焊絲的熱影響區(qū)都會(huì)發(fā)生相變，從而對焊接接頭性能產(chǎn)生影響。因此最好選擇多層多道焊，由于后續(xù)焊道會(huì)對前層焊道焊縫金屬有熱處理作用焊縫金屬中鐵素體向奧氏體中繼續(xù)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變結(jié)束的組織中奧氏體會(huì)占主導(dǎo)地位；焊接熱循環(huán)對熱影響區(qū)過熱區(qū)的影響有，增大奧氏體含量，細(xì)化鐵素體晶粒，減少晶內(nèi)氮化物和碳化物的析出，可以很明顯的改善使整個(gè)焊接接頭的組織和性能。和奧氏體不銹鋼管焊接不同的是，雙相不銹鋼會(huì)

93、先與介質(zhì)相接觸的焊道焊接。</p><p>　　3、焊接參數(shù)的影響 焊接參數(shù)即焊接線能量也會(huì)影響到雙相組織的平衡。雙相不銹鋼在高溫條件下將全部轉(zhuǎn)化為鐵素體，如果線能量不夠大，熱影響區(qū)冷卻太快，則過量的鐵素體在還沒相奧氏體轉(zhuǎn)化時(shí)，就保存了下來。如果線能量太多而冷卻速度有太慢，鐵素體就會(huì)長大，還會(huì)析出σ相和一些有害的金屬間化合物，使得接頭脆化。因此合理的控制層間溫度和線能量，保證雙相組織中奧氏體形成元素比母材中的含量

94、高所。</p><p>　　4、保護(hù)氣體的影響。鎢極氬弧焊時(shí)，在氬氣中加入2%氮?dú)猓勺柚褂捎诤缚p表面擴(kuò)散而導(dǎo)致氮的損失，并可促進(jìn)鐵素體和奧氏體兩相的平衡。</p><p>　　5.4.2 2205雙相不銹鋼的埋弧焊</p><p>　　5.4.2.1 雙相不銹鋼的埋弧焊的焊接材料。埋弧焊選用AVESTA2205φ3.2mm，配套焊劑為AVESTA805。其熔敷金屬

95、的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表 5-4、5-5</p><p>　　表5-4 AVESTA2205/AVESTA805熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）</p><p>　　表5-5 AVESTA2205/AVESTA805熔敷力學(xué)性能</p><p>　　5.4.2.2 2205雙相不銹鋼的埋弧焊的焊接參數(shù)。用16mm厚2205鋼板，用AVESTA2205/A

96、VESTA805焊接材料，作3個(gè)不同線能量的SAW焊，其焊接參數(shù)見表5-6</p><p>　　5.4.2.3 焊接工藝對接頭性能的影響</p><p>　　1、焊接線能量對焊接接頭性能的影響。其焊后狀態(tài)的焊縫，HAZ的沖擊性能、鐵素體含量耐腐蝕性能見表5-7。</p><p>　　表5-7 焊接參數(shù)焊接試板的焊縫和HAZ的沖擊吸收功、鐵素體含量、耐腐蝕性能<

97、/p><p>　　可見，A1試板的線能量最合適（15kJ/cm左右），A2試板線能量偏低（10kJ/cm左右），導(dǎo)致鐵素體含量偏高，A3試板則線能量偏高（20kJ/cm左右），使得沖擊韌度和耐腐蝕性能都下降。</p><p>　　2、稀釋率對焊接接頭性能的影響。顯然，坡口角度越小，稀釋率越大。使用16mm2205鋼板，采用不同的坡口角度、線能量基本相同的進(jìn)行SAW焊接試驗(yàn)，坡口形式如圖5-8。

98、焊后狀態(tài)的焊縫、HAZ的沖擊功、鐵素體、耐腐蝕性能見表5-9 </p><p>　　a b </p><p>　　表5-9 焊縫金屬及HAZ的沖擊吸收功、鐵素體含量、耐腐蝕性能</p><p>　　從表中可以看出，圖5-8b試板的坡口角度是比較合適的，各項(xiàng)性能較好，而圖5-8a坡口由于角度較小，稀釋率高

99、，性能差。</p><p>　　焊接過程中，由于冷卻速度非?？?，焊縫金屬處于不平衡狀態(tài)，若使用填充金屬與母材化學(xué)成分相同時(shí)，焊縫金屬中鐵素體含量就會(huì)過高。因此需要選擇奧氏體含量比母材更高的填充材料，即增加焊絲中Ni、N的含量，以提高焊縫金屬中奧氏體組織比例。而若稀釋率高，則焊縫金屬中Ni、N含量就會(huì)低，從而組織中奧氏體組織過少，使得焊縫沖擊韌度變差，耐腐蝕性能也相對下降。當(dāng)然，坡口角度變小，稀釋率提高，相應(yīng)地提高

100、焊接材料中奧氏體形成元素的含量也是可行的。</p><p>　　3、工藝焊縫對焊縫鐵素體含量的影響。所謂工藝焊縫是指在焊接結(jié)束后，焊縫表面再施焊一層焊縫，以對表層焊縫和鄰近的熱影響區(qū)進(jìn)行熱處理，可以改善組織，提高性能，最后再將工藝焊縫加工去除。</p><p>　　研究發(fā)現(xiàn)，表面層鐵素體含量均比內(nèi)部要高，通過增加工藝焊縫后，鐵素體含量可降低6%～10%。后續(xù)焊道在采用多層多道焊會(huì)對前層焊道

101、有熱處理作用，焊縫金屬中的鐵素體組織進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成奧氏體，成為以奧氏體占優(yōu)勢的兩相組織。表面焊道由于無后續(xù)焊道的熱處理作用，使得鐵素體組織偏高，而增加工藝焊縫后則有了工藝焊縫的熱處理作用，奧氏體相就增加。</p><p>　　4、層間溫度對焊接接頭性能的影響。合適的層間溫度可以降低前道焊縫的冷卻速度，有利于焊縫金屬中奧氏體相的形成，但若層間溫度過高會(huì)導(dǎo)致焊縫組織和性能急劇降低。只要將層間溫度小于150℃，便能夠獲得

102、性能優(yōu)良的焊接接頭。</p><p>　　5.4.3 2205雙相不銹鋼的TIG焊</p><p>　　1、焊接材料。選用焊絲的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表5-10表5-11。Avesta公司建議現(xiàn)年能力為10～25kJ/cm，層間溫度控制在150℃以下。</p><p>　　表5-10熔敷金屬化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）</p><p>　　表

103、5-11 焊絲熔敷力學(xué)性能</p><p>　　2、接頭形式。接頭形式：對接；坡口形式：V形；鈍邊：0～0.5mm；坡口角度70°；間隙2.8～3.2mm；錯(cuò)邊：0～0.5mm；余高：<2mm；蓋面焊縫高度：比坡口寬度每側(cè)增加0.5～2.0mm。</p><p>　　3、焊接參數(shù)（表5-12）</p><p>　　表5-12 TIG焊焊接參數(shù)<

104、;/p><p>　　5.4.4 2205雙相不銹鋼的MIG焊。</p><p>　　采用2205雙相不銹鋼焊絲（Ni含量ωNi8%，其他成分與鋼板相同）進(jìn)行了MIG焊，圖5-13所示為焊接線能量對焊縫金屬?zèng)_擊韌度的影響.可以看到，盡管焊接線能量提高，焊縫金屬的沖擊韌度下降，但直到-100℃仍有較高的韌性。</p><p>　　表5-14給出了MIG焊焊接線能量對焊縫金

105、屬和熱影響區(qū)最大晶粒尺寸，鐵素體含量及最高硬度平均值的影響?？梢钥吹剑M管隨焊接線能量的降低，焊接熱影響區(qū)最大晶粒尺寸也明顯減小，晶粒細(xì)化；焊縫金屬的鐵素體含量及最高硬度都有提高。這是因?yàn)殡S焊接線能量的降低，焊縫金屬的冷卻速度加快，使高溫下α→γ進(jìn)行受阻，因此，鐵素體含量增加。由于鐵素體比奧氏體硬度大，所以硬度提高。焊接熱影響區(qū)與焊縫金屬也有類似的現(xiàn)象，即隨焊接線能量的降低，焊接熱影響區(qū)的鐵素體含量及最高硬度也都有提高。</p&g

106、t;<p>　　表5-14 MIG焊焊接線能量對焊縫金屬和熱影響區(qū)最大晶粒尺寸，</p><p>　　鐵素體含量及最高硬度平均值的影響</p><p>　　混合保護(hù)氣（Ar+30%He+1%O2）和純氬氣保護(hù)氣相比可獲得更大的熔深和更好的焊縫形狀，比較適用于封底焊。</p><p>　　5.4.5 2205雙相不銹鋼的焊接接頭。</p>

107、<p>　　5.4.5.1 焊接線能量對耐腐蝕性和韌性的影響。焊接接頭的組織有很大程度上取決于焊接參數(shù)。在焊接時(shí)焊縫及熱影響區(qū)若線能量太低，冷卻太快，則會(huì)有太多鐵素體和氮化物產(chǎn)生，而降低焊接接頭的耐腐蝕性和韌性；焊接時(shí)焊縫金屬及熱影響區(qū)如果線能量太高，冷卻太慢，則可能會(huì)有金屬間化合物析出，而降低焊接接頭的韌性和耐腐蝕性。因此選擇合適的焊接參數(shù)和技術(shù)措施是焊縫金屬及熱影響區(qū)的組織和性能的重要保證。圖5-15所示是2205雙相

108、不銹鋼焊接接頭腐蝕速率和低溫韌性隨線能量的變化曲線。</p><p>　　圖5-15 2205雙相不銹鋼焊接接頭腐蝕速率和低溫韌性隨線能量的 </p><p>　　變化曲線 a腐蝕速率 b低溫韌性</p><p>　　5.4.5.2 連續(xù)冷卻時(shí)間對2205雙相不銹鋼模擬焊接熱影響區(qū)組織及性能的影響</p><p>　　5.4.5.2.