南通虹波機(jī)械有限公司 毛學(xué)倫

1 雙相不銹鋼的概述

雙相不銹鋼具有奧氏體+鐵素體雙相組織，是不銹鋼的重要分支。雙相不銹鋼融合了鐵素體碳鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)雙相不銹鋼中含有30%以上奧氏體，剩余部分為鐵素體，這樣一來(lái)就會(huì)大大提高雙相不銹鋼的耐蝕性、塑韌性和焊接性等，例如雙相不銹鋼的屈服強(qiáng)度可以達(dá)到550MPa。根據(jù)其化學(xué)成分，其可以分為多種類型，其中Cr22和Cr25是工藝中應(yīng)用比較多的類型。UNS32304（包括23%鉻、4%鎳）雙相不銹鋼是在工作實(shí)踐中接觸比較多的，因此本文以UNS 32304雙相不銹鋼為例進(jìn)行分析。

2 UNS32304雙相不銹鋼焊接法及工藝的選擇

UNS32304雙相不銹鋼焊接接頭質(zhì)量與焊縫中心和熱影響區(qū)的各個(gè)元素之間的均勻性有很大的關(guān)系，例如根據(jù)相關(guān)理論得出：UNS32304雙相不銹鋼的內(nèi)部組織轉(zhuǎn)換是隨溫度變化而變化的，例如當(dāng)溫度達(dá)到1200℃時(shí)為鐵素體組織，當(dāng)超過(guò)1200℃時(shí)就會(huì)導(dǎo)致雙相不銹鋼中的奧氏體析出，另外在800℃的時(shí)候可能會(huì)造成中間相析出，因此科學(xué)掌握焊縫熱輸入對(duì)于提高焊接質(zhì)量有著關(guān)鍵性的影響，例如當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)就會(huì)造成雙相不銹鋼中間相的析出，影響其耐腐性，其焊接也容易受外界環(huán)境影響。

2.1 焊接前的準(zhǔn)備

在雙相不銹鋼焊接前需要對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行清潔工作，尤其是對(duì)焊接區(qū)域的油污等進(jìn)行清理，具體的清理方式就是利用酒精燈進(jìn)行清洗油污。如果焊接區(qū)域存在銹蝕的，則要利用磨光片進(jìn)行清理，以此保證焊接質(zhì)量。當(dāng)然在焊接前還需要采取相應(yīng)的措施保護(hù)非焊接區(qū)域，避免在焊接中產(chǎn)生的飛濺對(duì)不銹鋼基體造成影響。

2.2 焊接工藝參數(shù)的選擇

2.2.1 坡口準(zhǔn)備

坡口采用機(jī)械加工方法進(jìn)行加工，現(xiàn)采用16mm板厚的雙相不銹鋼為例進(jìn)行試驗(yàn)。坡口形式為單面V型坡口，焊接接頭及坡口尺寸見(jiàn)圖1，坡口角度為α=60～70°，鈍邊尺寸為p=2.5～3.5mm，坡口根部間隙尺寸為b=2.0～2.5mm。

圖1 接頭尺寸要求簡(jiǎn)圖

2.2.2 母材和焊材

選擇瑞典公司生產(chǎn)的UNS32304，而焊絲則選擇奧地利伯樂(lè)公司生產(chǎn)的BOEHLER CN22/9 PW-FDφ1.2mm。

2.2.3 焊接方法

焊接時(shí)采用多層多道焊，共13層，用CO2氣體保護(hù)焊FCAW方法進(jìn)行焊接，采用82%Ar+18%CO2保護(hù)，反面進(jìn)行碳刨清根。在焊接的過(guò)程中需要控制焊接溫度，具體的溫度選擇常溫焊接，根據(jù)通用國(guó)際規(guī)范，預(yù)熱溫度要大于或者等于5℃，而層間溫度則要控制在120℃以下。

2.2.4 焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 焊接工藝參數(shù)

3 焊接性能的檢驗(yàn)

3.1 金相分析

通過(guò)對(duì)母材金相組織和熔合區(qū)金相組織的分析可以看出，母材與焊縫的界面沒(méi)有明顯的分界線，且焊縫無(wú)其他焊接缺陷，通過(guò)金相發(fā)現(xiàn)焊接對(duì)內(nèi)部組織產(chǎn)生影響，有部分相對(duì)粗的奧氏體晶粒產(chǎn)生。

3.2 拉伸試驗(yàn)結(jié)果分析

表2 拉伸及彎曲試驗(yàn)結(jié)果

3.3 彎曲試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量評(píng)價(jià)以及檢驗(yàn)，焊接接頭的彎曲度沒(méi)有出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，則表明焊接縫具有良好的塑性。

3.4 腐蝕試驗(yàn)結(jié)果分析

表3 點(diǎn)蝕試驗(yàn)結(jié)果

從腐蝕結(jié)果和腐蝕表面上分析，在這種試驗(yàn)條件下基本不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕，試驗(yàn)結(jié)果表明雙相不銹鋼焊接接頭的抗點(diǎn)蝕能力很強(qiáng)。

3.5 無(wú)損檢測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)系統(tǒng)的檢驗(yàn)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，雙相不銹鋼的焊接試樣為合格，因此此種焊接工藝是科學(xué)的。

4 結(jié)論

（1）焊接材料對(duì)雙相不銹鋼焊接質(zhì)量有著關(guān)鍵性的影響，因此在焊接時(shí)需要選擇合適的焊接材料。另外還要合理控制焊接輸入能量，采取較小的焊接電流，以及多層多道的方式焊接。

（2）焊接接頭具有較好的抗點(diǎn)蝕性能。

（3）采用一系列嚴(yán)格的焊接工藝措施就可以得到機(jī)械性能和耐腐蝕性能都合格的焊接接頭。

[1]李超勝,劉寶鋒.雙相不銹鋼2205的焊接工藝對(duì)鐵素體含量的影響[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2016.