雙相不銹鋼2205焊接工藝

奧氏體和鐵素體約占室溫下雙相不銹鋼固溶體的一半(雙相不銹鋼2205鐵素體含量應為30%~55%，典型值約45%)，具有兩相組織的特點。它保留了鐵素體不銹鋼導熱系數(shù)大線膨脹系數(shù)小、耐點蝕間隙和氯化物應力腐蝕的特點；它還具有奧氏體不銹鋼韌性好、J脆性轉變溫度低、抗晶間腐蝕、機械性能和焊接性能好的優(yōu)點。

第二代雙相不銹鋼一般稱為標準雙相不銹鋼，其特點是超低碳含氮，其典型成分為22%Cr+5%Ni+0.17%N（見表1）。與第一代雙相不銹鋼相比，2205進一步提高了氮含量，提高了氯離子濃度較高的酸性介質(zhì)的耐應力腐蝕性和耐點蝕性。氮是一種強大的奧氏體形成元素，添加到雙相不銹鋼中，不僅提高了鋼的強度，而且不顯著損害了鋼的塑性韌性，而且抑制了碳化物沉淀和延緩相的形成。

性能突出.它具有較高的屈服強度和耐應力腐蝕性。雙相不銹鋼的屈服強度是奧氏體不銹鋼的近一倍，在相同的壓力水平下，可以節(jié)省材料。與奧氏體不銹鋼相比，線性熱膨脹系數(shù)低，接近低碳鋼。使雙相不銹鋼與碳鋼的連接更合適，具有重要的工程意義。鍛造和冷沖壓成型不如奧氏體不銹鋼好。雙相不銹鋼2205的機械性能見表2。

焊接性

雙相不銹鋼2205具有良好的焊接性，焊接冷裂紋和熱裂紋的敏感性較小。熱，焊后不熱處理。由于氮含量高，熱影響區(qū)單相鐵素體化傾向小。當焊接材料選擇合理，焊接線能量控制適當時，焊接接頭具有良好的綜合性能。

熱裂紋

熱裂紋比奧氏體不銹鋼敏感得多。這是因為鎳含量不高，容易形成低熔點共晶的雜質(zhì)很少，不容易產(chǎn)生低熔點液膜。此外，晶粒在高溫下沒有急劇生長的危險。

熱影響區(qū)脆化

雙相不銹鋼焊接的主要問題不在于焊縫，而在于熱影響區(qū)。由于在焊接熱循環(huán)的作用下，熱影響區(qū)處于快冷不平衡狀態(tài)，冷卻后總是保留更多的鐵素體，從而增加了氫裂紋的腐蝕傾向和敏感性。

鐵素體475℃脆化

雙相不銹鋼含有約50%的鐵素體，也有475℃脆性，但不如鐵素體不銹鋼敏感。

焊接冶金

在雙相不銹鋼焊接過程中，在熱循環(huán)的作用下，焊縫金屬和熱影響區(qū)的組織發(fā)生了一系列變化。在高溫下，雙相不銹鋼的所有金相組織都由鐵素體組成，奧氏體在冷卻過程中沉淀。奧氏體沉淀的數(shù)量受到許多因素的影響。

相比例要求

雙相不銹鋼焊接接頭的力學性能和耐蝕性取決于干焊搖頭是否能保持活動。.例.因此.焊接是圍繞如何保證其雙相組織進行的。當鐵素體和奧氏體量接近50%時，性能更好，接近母材。改變這種比例關系會降低雙相不銹鋼焊接接頭的耐腐蝕性和機械性能(尤其是韌性)。雙相不銹鋼2205鐵素體含量的最佳值為45%。鐵素體含量過低(25%)會導致強度和抗應力腐蝕開裂能力下降；鐵素體含量高(>75%)也會損害耐腐蝕性，降低沖擊韌性。

比例影響因素

焊接接頭中鐵素體與奧氏體的平衡關系不僅受鋼中合金元素含量的影響，還受填充金屬的影響﹑焊接熱循環(huán).保護氣體的影響。

合金元素的影響

根據(jù)研究和大量試驗，母材中的氮含量非常重要。氮在保證焊縫金屬和焊后熱影響區(qū)內(nèi)形成足夠的奧氏體方面起著重要作用。氮和鎳一樣，形成和擴大奧氏體元素，但氮的能力遠遠大于鎳。在高溫下，氮穩(wěn)定奧氏體的能力也大于鎳，可以防止焊后單相鐵素體的出現(xiàn)，防止有害金屬相的沉淀。

由于焊接熱循環(huán)的作用，自熔焊或填充與母材相同的金屬成分.焊縫金屬的鐵體量急劇增加.甚至有純鐵素體組織。為了抑制焊縫中鐵素體的過量增加，雙相不銹鋼的焊接趨勢是采用奧氏體焊接金屬。一般來說，焊接材料中有兩種方法可以增加鎳或氮。鎳的含量通常比母材高2%~例如，2205填充金屬的鎳含量高達8%~10%。含氮填充材料的效果優(yōu)于只提高鎳的填充材料。兩種元素都能增加奧氏體相的比例，使其穩(wěn)定，但氮不僅能延緩金屬間相的沉淀，還能提高焊縫金屬的強度和耐腐蝕性。

雙相不銹鋼2205鋼2205和焊接材料的這些特點為焊接工藝參數(shù)的選擇提供了一定的范圍，即焊接線的能量，這對焊接非常有利。

熱循環(huán)的影響

雙相不銹鋼焊接的最大特點是焊接熱循環(huán)對焊接接頭中的組織有影響，焊縫和熱影響區(qū)都會發(fā)生變化，對焊接接頭的性能有很大的影響。因此，多層多通道焊接是有益的，后續(xù)焊接通道對前焊接通道有熱處理作用，焊接金屬中的鐵素體進一步轉化為奧氏體，成為具有奧氏體優(yōu)勢的兩相組織；相鄰焊縫熱影響區(qū)的奧氏體相也相應增加，可以細化鐵素體顆粒，減少碳化物和氮化物從晶體和晶體邊界的沉淀，從而顯著提高整個焊接接頭的組織和性能。正是由于焊接熱循環(huán)的影響，雙相不銹鋼焊接需要先焊接與介質(zhì)接觸的焊接通道，這與奧氏體不銹鋼焊接順序的要求相反。

工藝參數(shù)的影響

焊接工藝參數(shù)，即焊接線能量，對雙相組織的平衡也起著關鍵作用。由于雙相不銹鋼是高溫下*的鐵素體，如果線能過小，熱影響區(qū)冷卻速度快，奧氏體沉淀太晚，過量的鐵素體會在室溫下保持過冷。如果線能過大，冷卻速度過慢，雖然可以獲得足夠的奧氏體，但也會導致熱影響區(qū)鐵素體晶粒的生長和生長О相等有害金屬相的沉淀導致接頭脆化。為了避免上述情況，好的措施是控制焊接線的能量和層間溫度，并使用填充金屬。