摘 要：本文基于2205雙相不銹鋼的焊接實踐，對相應的焊接工藝進行選擇，同時對焊縫性能進行檢測，做出了細致的研究，得到了預期效果。

關(guān)鍵詞：2205雙相不銹鋼；焊接；焊接機理

中圖分類號：TG441.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）10-0164-02

1引言

雙相不銹鋼同時具有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特性：高強度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部的抗應力腐蝕能力。因此近年來發(fā)展迅猛應用廣泛，主要應用于化工、石油領(lǐng)域。在雙相不銹鋼的應用中，2205雙相不銹鋼的應用量最大可以占到80%左右，具有代表性，因此，對2205雙相不銹鋼的研究對于整體了解雙相不銹鋼的特性及焊接規(guī)程的選擇具有一定的代表作用。

2 2205雙相不銹鋼焊接性分析及解決方案

2.1 2205雙相不銹鋼材料特性分析

2205雙相不銹鋼含有化學成分是：C的質(zhì)量分數(shù)小于3.5%、Mn的質(zhì)量分數(shù)小于2.0%、P的質(zhì)量分數(shù)小于0.03%，Cr的質(zhì)量分數(shù)在21%和23%之間，S的的質(zhì)量分數(shù)小于0.02%，Si的質(zhì)量分數(shù)小于1.0%，Ni的質(zhì)量分數(shù)在4.5%和6.5%之間，Mo的質(zhì)量分數(shù)在2.5%和3.5%之間，N的質(zhì)量分數(shù)在0.08%和0.2%之間。2205雙相不銹鋼力學性能隨著回火溫度的升高，強度反而降低。當回火溫度達到600℃時，抗拉強度等于650MPa，屈服強度等于400MPa。此不銹鋼不僅具有奧氏體不銹鋼的特性還具有鐵素體不銹鋼的特性，其導熱系數(shù)大、韌性較高、焊接性能好、膨脹系數(shù)小、耐晶間腐蝕性能優(yōu)良、韌脆轉(zhuǎn)變溫度低并具有超塑性等性質(zhì)。

2.2 2205雙相不銹鋼的焊接特性及解決方向

雙相鋼的焊接難點在于在焊接以后能否獲得與母材相同或者相近的組織比例，這是保證焊接接頭與母材具有相同力學性能的關(guān)鍵所在。包括三個區(qū)域：焊縫區(qū)、高溫熱影響區(qū)、低溫熱影響區(qū)。

焊縫區(qū) 選擇合適的焊接材料即可以控制；

高溫熱影響區(qū) 應采用較大的焊接線量使焊縫冷卻速度降低使高溫鐵素體有一定的時間向奧氏體轉(zhuǎn)化從而使相組織均衡

低溫熱影響區(qū) 由于該區(qū)域的溫度較低不足以引起基本相的變化但可能會發(fā)生二次相的產(chǎn)生。因此采用合適的焊接線量并控制層間溫度是防止低溫熱響區(qū)性能變壞的主要手段。

經(jīng)過我們在幾個工地對2205雙相不銹鋼的焊接實踐記錄結(jié)果表明焊接過程中的熱輸入和冷卻速率強烈影響鐵素體和奧氏體的相平衡：當采用很低的熱輸入時由于快速冷卻仍使得焊接熱影響區(qū)的鐵素體含量偏高對沖擊韌性不利，但是過高的熱輸入會由于冷卻太慢而使得氮在鐵素體中析出同樣對沖擊韌性不利。因此實際焊接操作中通過調(diào)整焊接熱輸入可以得到最佳的焊接熱影響區(qū)性能。

2.3 2205雙相不銹鋼焊接方法選擇

一般的焊接方法如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊和熔化極氣體保護焊埋弧焊等都可用于雙相不銹鋼的焊接。但在實際應用當中選擇GTAW+SMAW最為廣泛。

2.4 2205雙相不銹鋼焊接材料選擇

在2205雙相不銹鋼焊接材料選擇的問題上，依照的原則是：第一，為了焊頭容易形成奧氏體組織，焊材應該比2205不銹鋼含有Ni的質(zhì)量分數(shù)高出2到4個百分點。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)勢焊縫鐵素體含量控制在30%～45%為宜。

2.5 焊接線能量的控制

焊接線能量太大或者太小都不好，一般控制在0.5-2.5KJ/cm為合適，具體大小根據(jù)焊件厚度選擇。一般焊接不需要預熱，但焊件厚度超過35mm或者環(huán)境溫度低于-5℃時應考慮預熱措施，這樣可以防止冷卻速度過快造成焊縫區(qū)及熱影響區(qū)鐵素體含量過高；同時應控制層間溫度在150℃以內(nèi)防止因為冷卻速度過低造成析出相的產(chǎn)生。

3 2205雙相不銹鋼焊接工藝評定

根據(jù)上述對2205不銹鋼的組織特性、焊接性分析，在正是焊接前進行了工藝評定實驗，確定焊接參數(shù)

3.1 母材使用2205雙相不銹鋼管道￠168*8.

3.2 打底焊材使用H00Cr18Ni14Mo2，填充及蓋面焊材使用A042

3.3 工藝評定焊接參數(shù)

（2）彎曲實驗

彎曲實驗根據(jù)工藝評定標準制做面彎試件4個、背彎試件4個，彎曲結(jié)果合格。

（3）沖擊試驗在20℃條件下6個試件的沖擊功在24-30J之間。

（4）金相組織檢測

將焊接試樣沿焊縫縱斷面切開，同時割成若干小塊，在此階段需要采用金相砂紙打磨、拋光， 同時用堿性赤血鹽溶液浸泡焊接接頭達到腐蝕效果。最后，應用OLYMPUS-GX51金相顯微鏡觀察工藝的顯微組織。經(jīng)過對比觀測，雙相組織比例基本與母材吻合。

4 實際操作中需要注意的幾個問題

4.1 與單相不銹鋼相比

雙相不銹鋼對油污、水汽等焊道污染物更為敏感，因此在焊接前應對接頭區(qū)仔細清理，滿足焊接要求。

4.2定位焊縫

定位焊縫焊接時，如果長度過短，焊接未建立起平衡過程即結(jié)束焊縫冷卻會很快可能導致鐵素體含量過高、低韌性并因氮化物析出而降低耐腐蝕性能。因此， 如采用定位焊對定位焊縫的最短長度應進行規(guī)定且應采用較大熱輸入規(guī)范參數(shù)。必要時可以進行預熱操作或者是正是焊接到定位焊時將定位焊焊縫全部清理。

4.3焊接熔池及背面的保護氣體

保護焊時保護氣體中加氮可以提高焊縫的耐蝕性。有效的背面氣體保護是保證焊接質(zhì)量的前提，保護氣體的純度應滿足工藝要求，應采取有效的背面保護。工裝開始焊接時要對焊縫背面的氧含量進行檢測滿足工藝要求后才能開始焊接。

4.4焊接過程材料的保護

材料表面的弧擊和起弧， 是一個瞬間的高溫過程， 冷卻速度很快，表面顯微組織中鐵素體含量很高， 這種組織對裂紋和腐蝕很敏感， 應盡力避免， 如果產(chǎn)生必須用細砂輪打磨去除并進行鈍化處理?，F(xiàn)場焊接過程中材料的保護非常重要， 應避免碳鋼、銅、低熔點金屬或其它雜質(zhì)對不銹鋼的污染。焊接和切割過程中應采取措施防止飛濺、弧擊、滲碳、局部過熱等。

5 結(jié)論

2205 雙相不銹鋼具有良好的力學性能和耐腐蝕性能應用前景廣闊。該材料的焊接有許多特點，掌握材料的焊接性能特點采用適當?shù)暮附庸に嚳梢员ＷC焊接接頭的性能。

（l）奧氏體化元素Ni和N在得到合理兩相比的方面，具有明顯的作用。

（2）合金元素、焊接熱循環(huán)和焊接工藝參數(shù)等都會對奧氏體和鐵素體兩相區(qū)產(chǎn)生影響，通過合理控制，可以獲得最佳的兩相組織。有害析出相通常是形成腐蝕失效的地方，需嚴格控制其析出形成。氫脆決定于焊接熱輸人的峰值溫度和周圍環(huán)境，通過合理控制可減小其發(fā)生的可能性。

（3）焊接接頭的腐蝕性能是其應用的關(guān)鍵，與腐蝕電位、兩相比和冷卻速度等因素有關(guān)，通過合金元素和工藝參數(shù)控制，可以獲得較好的耐腐蝕性能。

參考文獻

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作者簡介：同春社，男，陜西蒲城人，1996年畢業(yè)于西安理工大學材料工程學院。高級工程師，現(xiàn)任陜西建工設(shè)備安裝集團有限公司科技信息部副部長。