双相不锈钢的焊接特点和焊材选用

双相不锈钢的焊接特点和焊材选用

因为双相不锈钢是同时有奥氏体和铁素体双相组织，且这两相组织的含量占比也基本相当，所以该钢种兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。其屈服强度可达400Mpa~550MPa，2倍于普通奥氏体不锈钢。相比于铁素体不锈钢，双相不锈钢的韧性较高，脆性转变温度低，耐晶间腐蚀性能和焊接性能的提高都非常明显；并且还保留有铁素体不锈钢的部分特点，比如475℃脆性、热导率高、线膨胀系数小，有着超塑性及磁性等。和奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的强度更高，尤其是屈服强度明显要高，另外其耐孔蚀性、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能的改善也很明显。

双相不锈钢的焊接特点

1、双相不锈钢的焊接特性良好，它既不像铁素体不锈钢焊接时热影响区易脆化，也不像奥氏体不锈钢易产生焊接热裂纹，但因为其含有大量的铁素体成分，所以当刚性较大或焊缝含氢量较高时，就有可能产生氢致冷裂纹，因此要注意严格控制氢的来源。

2、为保证双相钢的特点，确保焊接接头的组织中奥氏体及铁素体比例合适就是此类不锈钢焊接材料的重点。当焊后接头冷却速度较慢时，δ→γ的二次相变化较充分，所以到室温时可得到相比例比较合适的双相组织，这就要求在焊接时要有适当大的焊接热输入量，而如果焊后冷却速度较快时，会导致δ铁素体相增多，这会严重降低接头塑韧性和耐腐蚀性能。

双相不锈钢焊材选用

双相不锈钢使用的焊材，特点是焊缝组织为奥氏体占优的双相组织，主要耐腐蚀元素(铬、钼等)含量要和母材差不多，这才会保证耐腐蚀性能和母材相当。为了保证焊缝中奥氏体的含量，一般是提高镍和氮的含量，也就是提高大概2％~4％的镍当量。在双相不锈钢母材中，通常都有一定量的氮含量，在焊材中也希望有一定的含氮量，但不能太高，不然会产生气孔。如此一来镍含量较高就成了焊材与母材的一个主要区别。

还可以根据耐腐蚀性、接头韧性的要求不同来选择与母材化学成分相匹配的焊条，比如焊接Cr22型双相不锈钢，可选用Cr22Ni9Mo3型焊条，如E2209焊条。采用酸性焊条时脱渣优良，焊缝成形美观，但冲击韧性较低，当要求焊缝金属具有较高的冲击韧性，并需进行全位置焊接时，应采用碱性焊条。当根部封底焊时，通常采用碱性焊条。当对焊缝金属的耐腐蚀性能有特殊要求时，还应采用超级双相钢成分的碱性焊条。

对于实心气体保护焊焊丝，在保证焊缝金属拥有较好耐腐蚀性与力学性能的时候，还要注意其焊接加工工艺性能，对于药芯焊丝，当要求焊缝成形美观时，可采用金红石型或钛钙型药芯焊丝，当要求较高的冲击韧度或在较大的拘束度条件下焊接时，宜采用碱度较高的药芯焊丝。

对于埋弧焊宜采用直径较小的焊丝，实现中小焊接规范下的多层多道焊，以防止焊接热影响区及焊缝金属的脆化，并采用配套的碱性焊剂。

双相不锈钢的焊接要点

1、焊接热过程的控制焊接线能量、层间温度、预热及材料厚度等都会影响焊接时的冷却速度，从而影响到焊缝和热影响区的组织和性能。冷却速度太快或太慢都会影响到双相不锈钢焊接接头的韧性和耐腐蚀性能。冷却速度太快时则会引起过多的α相含量以及Cr2N的析出增加。过慢的冷却速度会引起晶粒严重粗大，甚至有可能析出一些脆性的金属间化合物，如σ相。表1列出了一些推荐的焊接线能量和层间温度的范围。在选择线能量时还应考虑到具体的材料厚度，表中线能量的上限适合于厚板，下限适合于薄板。在焊接合金含量高的ω(Cr)为25%的双相钢和超级不锈钢时，为获得*佳的焊缝金属性能，建议*高层间温度控制在100℃。当焊后要求热处理时可以不限制层间温度。

2、焊后热处理双相不锈钢焊后*好不进行热处理，但当焊态下α相含量超过了要求或析出了有害相，如σ相时，可采用焊后热处理来改善。所用的热处理方法是水淬。热处理时加热应尽可能快，在热处理温度下的保温时间为5~30min，应该足以恢复相的平衡。在热处理时金属的氧化非常严重，应考虑采用惰性气体保护。对于ω(Cr)为22%的双相钢应在1050℃~1100℃温度下进行热处理，而ω(Cr)为25%的双相钢和超级双相钢要求在1070℃~1120℃温度下进行热处理。