邵麗輝

（甘肅金陽高科技材料有限公司，甘肅 蘭州 730100）

在對雙相不銹鋼進行研究時可以發(fā)現(xiàn)，此種工藝從初始到今已經(jīng)歷時三代了，由于其本身的不銹鋼材質(zhì)，使得其具有較高的防腐蝕性能，但是，由于其自身碳含量比較高，在焊接后使用性能無法得到有效的滿足，因而在具體的使用中仍然具有一定的局限性。雙相不銹鋼在經(jīng)過三代的發(fā)展，通過腐蝕性能測試、力學及金相的測試等，對焊接及熱處理工藝產(chǎn)生了一定的影響，也為相關(guān)工藝的發(fā)展與研究提供好了非常有力的技術(shù)支持。

1 焊接工藝

（1）坡口及焊道。在對這兩個方面進行研究時，其形狀及分布情況如圖1所示。從圖中可以明確地看出，坡口呈現(xiàn)出的形狀時Y形狀，單變坡口的角度在37.5°。而在下圖中（b）1位置，采取的是不填絲的打的焊接方式，直接穿透坡口的鈍邊，這樣單面與雙面都可以進行定型。之后在2～5的位置采取氬弧焊的填絲焊接方式，重點是對焊縫和蓋面進行焊接。

圖1

（2）準備工作及工作要求。首先，前期準備。采取的是機械加工的方式，可對焊接縫隙的坡口進行填充。其次，在焊接前進行清理工作。在清理過程中，可以采取不銹鋼的鋼絲對坡口及其兩側(cè)大約0.3cm的范圍內(nèi)進行油污和鐵銹的處理，還需要對氧化皮等物質(zhì)進行清理。再次，做好設(shè)備的檢驗工作。在模擬焊槍的行走過程中，要對焊接設(shè)備的送水與送氣裝置進行檢驗，可以保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，之后，對焊絲的規(guī)格、材料以及牌號等的匹配情況進行檢驗。最后，試板組對。采取的是手工TIG不填絲的焊接方式實現(xiàn)對試板的點焊和組隊，保證焊接之間不能留有縫隙。

（3）關(guān)于焊接工藝方面的要求。首先，對于雙相不銹鋼來說，焊接線的能量與大小對于焊縫合金元素的質(zhì)量分數(shù)是有一定影響的，而且對焊金屬中的兩相比例也有影響，致使焊縫的性能與預(yù)期不吻合。因此，在焊接工藝的選擇上，應(yīng)該選擇較小線能量的焊接方式，并實現(xiàn)多層和多道次的焊接。其次，關(guān)于焊接的控制層之間的問題，應(yīng)該控制在不高于100℃。最后，焊道層間要做好清理工作，可以采用角向砂輪機對焊道的表面和兩側(cè)出現(xiàn)的氧化皮或者油污等進行清理，確保焊道表面可以呈現(xiàn)出銀白色，這就可以確保焊接的質(zhì)量了。

（4）焊接工藝方案及參數(shù)設(shè)置。在焊接工藝上，可以選擇TIG和PAW焊接工藝，在具體的實施中，采取焊接中心氣和保護氣兩種方式。

（5）焊縫的檢驗。在實施了試板焊接后，要對焊縫進行觀察或者進行X射線的檢驗，在檢驗過程中，需要保證的是不能夠出現(xiàn)氣孔或者未融合和裂紋等情況，保證要達到相關(guān)標準。

2 熱處理工藝

（1）2507鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的過程。關(guān)于2507鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變是有一定過程的，在轉(zhuǎn)變過程中，要保證熱處理的溫度不能在1050℃以下，而在溫度達到900℃后，相析出的速率會出現(xiàn)逐漸增長的情況。但是，在溫度升高后，相析出的速率就會逐漸地變小，而在溫度在升高到1050℃后，就會出現(xiàn)不再相析出的情況。

（2）關(guān)于熱處理工藝的實施方案。主要分為兩種實施方案，一種是當熱處理的溫度達到了1050℃后，溫度截至14min左右時，采取淬水冷水的方法。而在溫度上升到在1100℃后，對其進行保溫，保溫時間為50min，不可以超過55min，之后，采取淬水的方式進行冷卻。

3 實驗的結(jié)果及分析

混合氣的焊接及熱處理在溫度達到1050℃以后，采取相應(yīng)的工藝處理方案，在方案上要采取一試樣。純氬焊接，熱處理工藝在溫度達到1100℃后采取方案二。

（1）焊縫拉伸的實驗結(jié)果。在本次實驗中，利用專業(yè)的拉伸壓縮機，對焊縫實施橫向的拉伸試驗。在試驗中把試樣的寬度確定在平均20mm，標距20mm，保證試驗執(zhí)行可以達到相關(guān)的標準。在試驗過程中，混合氣焊接與熱處理的溫度都達到1050℃以上，按照工藝方案一實施，抗拉的強度值可以在瞬時間內(nèi)達到900MPa左右，這樣試樣可以瞬間出現(xiàn)斷裂的情況，延伸率概率為0，而且在焊接的位置上很容易出現(xiàn)斷裂的情況。一般純氬弧焊和熱處理在溫度達到1100℃以上實施工藝方案二，抗拉強度相比母材的強度要大一些，延伸率大約在20%左右，并且要求各性能都要滿足相關(guān)標準的要求，并且要求試樣斷裂位置要比焊縫的母材處遠。

（2）焊接彎曲的試樣結(jié)果。從試驗的結(jié)果中可以看出，試樣彎曲的角度幾乎沒有，可以說是0，試樣是沿著焊縫的融合線進行邊緣開裂的，在彎曲度達到180°以上，對試樣進行10倍放大，觀察其表面內(nèi)外有無裂紋的出現(xiàn)，更好地滿足試樣試驗的要求。在混合氣體下，焊態(tài)的焊縫面彎試驗是在靠近焊縫中心位置處出現(xiàn)裂紋的，而裂紋的長度大概會達到70%以上，焊接中心位置處的晶粒相對來說比較粗糙，所以呈現(xiàn)出了不斷開裂的趨勢。這種情況也正說明了在混合氣體下，焊接能夠使2507鋼焊接的力學性能逐漸降低。

（3）沖擊性試驗的結(jié)果。在室溫情況下，按照相關(guān)標準進行沖擊性試驗，從試驗中可以看出，從上到下的三組試樣是母材、熱影響區(qū)域和焊縫區(qū)域。在試樣試驗過程中，在沖擊值超過了3J后會出現(xiàn)斷裂的問題，而且斷口是很整齊的，試驗的數(shù)值則比標準規(guī)定的數(shù)值要小。而在另一個試樣試驗中，熱影響區(qū)域、母材和焊縫的沖擊平均值要比所規(guī)定的平均值大?？梢钥闯?，采取純氬焊接和熱處理工藝時，當溫度達到了1100℃以上方案二更能夠滿足對沖擊韌性的要求。

（4）HAZ金相組織分析。從試驗分析中可以看出，第三相析出情況相對嚴重，而且呈現(xiàn)出了黑色小塊狀物的狀況，主要分布在奧氏體和鐵素題晶界處，在該組織結(jié)構(gòu)中，鐵素體的體積分數(shù)大概在35%左右，兩相比例的差異性比較大，這也是造成強度過高、焊接脆性不斷加大的重要因素，這種情況也會導(dǎo)致沖擊功率下降、延伸率受影響的問題。而在試驗中進行觀察可以看出，靠近左側(cè)的木材區(qū)域，島狀的奧氏體在鐵元素的基體上進行了分布，而母材熱軋帶組織比較明顯。右側(cè)位置與焊縫區(qū)域比較靠近，奧氏體會以針狀的方式呈現(xiàn)，生長方向也相對明確，晶粒生長整體與焊接組織之間會呈現(xiàn)相似性的特征，這時，組織中的鐵素體就會占整個體積分數(shù)的一半以上。

（5）焊縫晶之間的腐蝕試驗。對于晶間的腐蝕試驗是嚴格地按照制定標準中的方法實施的，試驗中采取的是化學浸蝕的方法，采取的是硫酸和硫酸銅溶液。在對該溶液進行配比時，可以將純硫酸銅100g融入700ml的去氯離子水中，然后再加入100ml的等級較優(yōu)的硫酸銅，之后再用去氯離子水將其稀釋到1000ml，配置成腐蝕溶液。將試樣在溶液中煮沸，時間大概為16個小時，再將試樣彎曲到180°，在彎曲后對其進行放大，觀察試樣的表面沒有裂紋，且檢驗后符合相關(guān)標準。

4 結(jié)語

綜上所述，在對2507超級雙相不銹鋼焊接及熱處理技術(shù)進行分析后，對于試板要求采取焊接中心氣體為Ar和H2的混合氣時，而保護性氣體則為純Ar的焊接性工藝，在焊接的溫度達到1050℃后，保溫時間為14min左右時再進行熱處理，對焊接試驗的焊縫位置進行分析，可以看出第三相析出比較嚴重，而且之間的相差比例比較大，這樣很容易導(dǎo)致焊縫的脆性變大，導(dǎo)致試樣無法滿足相關(guān)的執(zhí)行標準。而采取純氬氣焊接，利用較小線能量的多層和多道次焊接工藝后，當焊接后的溫度達到1100℃以上，保溫的時間達到50～55min時采取熱處理的方式，焊接試樣的焊縫位置比例可以出現(xiàn)均勻的情況，這樣可以保證焊接試樣的各項性能的完好，更好地滿足相關(guān)執(zhí)行標準的要求。