趙立強

摘要：由于焊接是加熱爐換熱管制造過程中的重要工序，因此對2205雙相不銹鋼焊接工藝的研究具有十分重要的現實意義。

關鍵詞：不銹鋼;焊接工藝;研究

前 ?言

雙相不銹鋼已成為一種重要的工程材料，廣泛的應用于石油、天然氣領域。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的綜合性能，如高強度，高抗熱裂性及耐腐蝕性等。全世界雙相不銹鋼產量的80%是2205雙相不銹鋼，隨著2205雙相不銹鋼在全國范圍內的推廣應用，油田內部各采氣作業(yè)區(qū)也逐漸把這種具有雙相特性的不銹鋼材料用作于加熱爐內部的換熱管，代替了傳統(tǒng)的優(yōu)質碳素鋼結構。

一、雙相不銹鋼的性能分析

2205不銹鋼是一種含N的不銹鋼，與第一代雙相不銹鋼相比，其進一步提高氮含量，增強在氯離子濃度較高的酸性介質中的耐應力腐蝕和抗點蝕性能。氮是強烈的奧氏體形成元素，加入到雙相不銹鋼中，既提高鋼的強度且不顯著損傷鋼的塑韌性，又能抑制碳化物析出和延緩。根據研究和大量實驗發(fā)現，母材含氮是非常重要的，氮在保證焊縫金屬和焊后熱影響區(qū)內形成足夠量的奧氏體方面具有重要作用。氮和鎳一樣是形成奧氏體價和擴大奧氏體元素，但是氮的能力比鎳大，可防止焊后出現單相鐵素體，并能阻止有害金屬相的析出。2205雙相不銹鋼的合金元素主要為Cr、Ni、Mo，其化學成分見表1。

2205雙向不銹鋼的力學性能與鋼的回火溫度有關，回火溫度越高，強度越低?；鼗饻囟葹?00℃時，屈服強度為450Mpa，抗拉強度為620Mpa，其力學性能見表2。與鐵素體不銹鋼相比，其韌性高，韌

脆轉變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時保留了鐵素體不銹鋼導熱系數高，膨脹系數小，具有超塑行等特性;而與奧氏體不銹鋼相比較，屈服強度和抗疲勞強度顯著提高，約為奧氏體不銹鋼的2倍，且耐晶間腐蝕，應力腐蝕和腐蝕疲勞等性能有明顯改善。氮在強化2205雙相不銹鋼中起著重要的作用，但氮的質量分數超過0.2%時，氮的間隙固溶強化使得奧氏體的強度大于鐵素體。增加鐵素體的含量，會導致沖擊韌性降低，也導致氮在鐵素體中的析出，生成氮化鉻。因為氮在鐵素體中比在奧氏體中得溶解度低。而280-350℃區(qū)間過渡時效也會導致韌性降低。

二、焊接性能與工藝研究

焊接是一個冶金過程，2205雙相不銹鋼的焊接質量，決定于其焊縫和熱影響區(qū)的鐵素體和奧氏體含量的平衡和兩相組織的均與性。在焊接過程中，金屬從熔融到冷卻，從凝固點到1200℃為鐵素體組織：1200-800℃奧氏體從鐵素體中析出;800-475℃將可能有中間相析出。因此，焊接線能量的輸入大小，直接影響著焊縫和熱影響區(qū)中鐵素體的含量。線能量大小，不利于奧氏體析出;下能量太大，則會引起合金元素Cr、Ni、Mo的燒損，導致材料的耐腐蝕性能下降、機械性能劣化，不能得到良好的相組織，更容易析出中間相。焊接熱循環(huán)的最高溫度和快速冷卻可促使雙相不銹鋼組織鐵素化，由于鐵素體含量的增加導致了沖擊韌性和耐腐蝕性降低。因此，選擇合適的焊接工藝參數十分重要。與奧氏體不銹鋼的焊接相比，2205雙相不銹鋼的焊接對污染更敏感，特別是對濕氣和水分，任何類型的油污、油脂和水分等污染都會影響材料的抗腐蝕性及力學性能，因此在焊接前要對材料嚴格清理。雙相不銹鋼的焊接接頭形式應預先經過充分地準備，雙相不銹鋼可以采用較大線能量焊接，最大的層間溫度為150℃。在實際焊接中，必須保證層間溫度不高于工藝試驗設定的層間溫度。當焊接量很大時，應合理地安排焊接順序以保證焊縫層間有足夠的冷卻時間，這樣既能保證層間溫度，又能提高勞動生產率。焊后不必熱處理，雙相不銹鋼在300-1000℃對溫度很敏感：在300-700℃進行消除應力處理會導致σ相析出而產生475℃脆化現象，引起韌性和抗腐蝕性降低：在700-1000℃進行應力消除處理，會導致金屬間化合物的析出，也會引起韌性和抗腐蝕性的降低。

三、結束語

在真空加熱爐盤管制造過程中，焊接工藝及其重要，決定產品整體的使用壽命、質量和安全性，制定合理的焊接工藝具有十分重要的現實意義，在工藝制定的過程中應考慮以下幾個因素。

1.2205雙相不銹鋼具有很強的強度，其延伸率小于奧氏體不銹鋼，因此，在焊縫組對過程中，應嚴格控制組對質量，如果組對質量不符合要求或強力組對，焊接完成后很難矯形，即使能夠矯形也會產生很大的殘余應力，使力學性能弱化，抗腐蝕性能降低。

2.選擇合理的焊接線能量非常重要。當采用很小線能量時，由于快速冷卻，焊接熱影響區(qū)和焊縫鐵素體含量偏高，對焊接接頭的力學性能和抗腐蝕性能不利;但過高的焊接線能量會導致合金元素的燒毀，冷卻太慢會使得中間項析出，引起項組織不平衡，同樣會對焊接接頭的力學性能和抗腐蝕性能不利。因此，通過調整焊接線能量輸入可以得到最佳的焊縫和焊縫熱影響區(qū)的性能。

3.2205雙相不銹鋼的焊接對污物非常敏感，任何類型的油污、油脂和水分等污染都會影響材料的抗腐蝕性及力學性能，因此在焊接前要對材料嚴格清理。