雙相不銹鋼的焊接工藝

                            上海申弘閥門(mén)有限公司

1 緒論

隨著工業(yè)技術(shù)的日益發(fā)展，一般奧氏體不銹鋼難以滿(mǎn)足應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙隧洞式腐蝕的要求。為此，冶金工作者進(jìn)行了大量研究，研制出奧氏體—鐵素體型不銹鋼，即雙相不銹鋼。申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)閥門(mén)、高壓閥門(mén)、中壓閥門(mén)、低壓閥門(mén)、水力控制閥、真空閥門(mén)、襯膠閥門(mén)、襯氟閥門(mén)。傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼在晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕方面的抗力不足，尤其是應(yīng)力腐蝕引起的斷裂，其危害性極大。雙相不銹鋼是近二十年來(lái)開(kāi)發(fā)的新鋼種。通過(guò)正確控制各合金元素比例和熱處理工藝使其固溶組織中鐵素體相和奧氏體相各約占50％，從而將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。

所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。在含C較低的情況下，Cr含量在18%-28%，Ni含量在3%-10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。該類(lèi)鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間副食和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。

由于兩相組織的特點(diǎn)，通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些*的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速，80年代以來(lái)已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個(gè)鋼類(lèi)。

上世紀(jì)30年代就已在瑞典的試驗(yàn)室中研制出雙相不銹鋼（3RE60、Uranus50等），但是雙相不銹鋼真正產(chǎn)業(yè)化還是在上世紀(jì)60年代以后，其發(fā)展經(jīng)歷了3代歷程。

1.1 我國(guó)雙相不銹鋼的應(yīng)用

雙相不銹鋼是根據(jù)石油化工中強(qiáng)酸強(qiáng)堿造成的局部點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕以及孔穴式腐蝕現(xiàn)象，一般不銹鋼難以勝任的容器、管道以及零部件等而研制的，但由于雙相不銹鋼除具有很強(qiáng)的各類(lèi)抗腐蝕性能之外，還具有很好的強(qiáng)度和韌性，為此，在一般民用工程和能源交通方面也逐步得到越來(lái)越多的應(yīng)用，如橋梁、飛機(jī)、船舶、汽車(chē)以及沿海城市和化工區(qū)的裝飾建筑等。

1.1.1石油和天然氣工業(yè)               

這是國(guó)外應(yīng)用雙相不銹鋼的主要領(lǐng)域之一，目前鋪設(shè)的油氣輸送管線(xiàn)已有1000km。國(guó)內(nèi)只有南海油田少量使用，全部進(jìn)口。另外，西氣東輸工程西起塔里木盆地的集氣管線(xiàn)考慮要用雙相不銹鋼焊管，國(guó)內(nèi)已有條件生產(chǎn)和制造。

 煉油工業(yè)是早使用國(guó)產(chǎn)雙相不銹鋼的部門(mén)，在南京，鎮(zhèn)海，天津，濟(jì)南等煉化公司多集中用在常減壓蒸餾塔的塔頂襯里（或復(fù)合板）、塔內(nèi)構(gòu)件、空冷器和水冷器等，長(zhǎng)的已使用20年。鎮(zhèn)海煉化公司是我國(guó)大的煉油基地，加工能力為1600萬(wàn)t，進(jìn)入世界，冷凝冷卻系統(tǒng)中多套設(shè)備使用雙相不銹鋼。

這一領(lǐng)域涉及的范圍很寬，工況情況復(fù)雜，介質(zhì)多種多樣，也是使用雙相不銹鋼較早和較多的領(lǐng)域。甲醇是重要的能源化工原料，2002年國(guó)內(nèi)產(chǎn)量210萬(wàn)t，進(jìn)口量與此相當(dāng)，國(guó)產(chǎn)缺口很大，當(dāng)然也有少量（數(shù)千噸）出口韓國(guó)，目前20萬(wàn)t的大型和多套10萬(wàn)t以下的中小型的甲醇合成反應(yīng)器的觸媒管都是采用雙相不銹鋼，大中型裝置采用2205鋼管，使用進(jìn)口管較多，小型裝置多采用18－5Mo型國(guó)產(chǎn)鋼管。

齊魯石化公司氯乙烯裝置的氧氯化反應(yīng)器中的冷卻蛇管的介質(zhì)條件（HCI，水蒸氣）苛刻，目前已使用進(jìn)口的2205雙相不銹鋼，使用結(jié)果有待觀(guān)察。 

上海石化公司乙烯裝置的催化劑再生冷卻器采用國(guó)產(chǎn)類(lèi)似DP3鋼的00C25Ni7Mo3WCuN雙相不銹鋼做海水冷卻器管，海水出口溫度40℃，至今已間歇使用15年，效果很好。 河南煤化工廠(chǎng)的粉煤氣化裝置的數(shù)臺(tái)冷卻器都是采用進(jìn)口2205鋼管制造。

1.1.2 化肥工業(yè) 

尿素工業(yè)也是早使用國(guó)產(chǎn)雙相不銹鋼的部門(mén)，裝置中含氯離子水的換熱設(shè)備使用得較多，例如尿素裝置中CO2壓縮機(jī)三段冷卻器原使用304L奧氏體不銹鋼管束，l個(gè)月后即因應(yīng)力腐蝕破裂而泄漏，雙相不銹鋼可用5年以上，隨后一、二段冷卻器也都換用了18－5Mo或2205雙相不銹鋼。

由于雙相不銹鋼在尿素介質(zhì)中有良好的抗腐蝕疲勞性能，很適合制造尿素生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備——甲按泵泵體。國(guó)產(chǎn)的00Cr25Ni6Mo2N鋼可以通過(guò)Huey法的晶間腐蝕傾向檢驗(yàn)，己用于黑龍江化肥廠(chǎng)、洞庭氮肥廠(chǎng)（五柱塞式）等大型化肥廠(chǎng)。國(guó)內(nèi)中小化肥廠(chǎng)的甲按泵泵體基本上采用18－5Mo鋼制造，也有數(shù)十家采用的是高鉻含鉛雙相不銹鋼。此外這種鋼的泵閥鍛件通過(guò)了日本JIS  G0573、G0591硝酸法和硫酸法的檢驗(yàn)，批量出口日本，價(jià)格要比日本當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的便宜。

此外，采用國(guó)產(chǎn)OCr25Ni6Mo3CuN時(shí)效強(qiáng)化雙相不銹鋼，利用其耐磨損腐蝕性能，用于尿素裝置主工藝管路多種規(guī)格的高壓截止閥的內(nèi)件等，效果不錯(cuò)。

1.1.3 運(yùn)輸業(yè)  

近幾年海上化學(xué)品運(yùn)輸船行業(yè)是國(guó)外大的雙相不銹鋼用戶(hù)，消費(fèi)量約占熱軋板的50％。化學(xué)品船裝載的液體貨物多種多樣，包括化學(xué)和石化產(chǎn)品，食品等，要求船艙材料既能耐腐蝕，又有高的強(qiáng)度。如今2205雙相不銹鋼已代替316L和317L奧氏體不銹鋼，成為海上化學(xué)品船的標(biāo)準(zhǔn)用材。

國(guó)內(nèi)在這方面剛剛起步，中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)青山船廠(chǎng)采用歐洲建造標(biāo)準(zhǔn)，使用進(jìn)口的2205鋼板，自行制造成功*艘18500t化學(xué)品船，鋼板消耗量約1200t，己出口比利時(shí)。實(shí)現(xiàn)了我國(guó)用雙相不銹鋼建造化學(xué)品船零的突破，該廠(chǎng)已形成規(guī)模生產(chǎn)能力。

1.1.4 造紙和制鹽輕工業(yè)

由于雙相不銹鋼在中性氯化物溶液中有較好的耐孔蝕和縫隙腐蝕的能力，利用這一特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了該鋼在真空制鹽和鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置上的應(yīng)用，20萬(wàn)-30萬(wàn)t制鹽廠(chǎng)的大型鹽水和芒硝蒸發(fā)罐采用了雙相不銹鋼的襯里和復(fù)合板，解決了設(shè)備結(jié)鹽垢和腐蝕問(wèn)題，長(zhǎng)的已有10年的使用歷史。雙相不銹鋼用于大型真空制鹽裝置，國(guó)內(nèi)已有成熟的經(jīng)驗(yàn)。

在制紙漿和造紙業(yè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)幾乎是空白，硫酸鹽蒸煮法仍多采用低碳鋼制造的蒸煮鍋，而國(guó)外早已普及使用雙相不銹鋼的蒸煮、漂白等設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)也有引進(jìn)，但數(shù)量極少。

綜上所述，可以看出國(guó)內(nèi)雙相不銹鋼的使用是有一定局限性的，像國(guó)外大量使用雙相不銹鋼的諸如紙漿和造紙工業(yè)、油氣工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、甚至建筑業(yè)幾個(gè)大的領(lǐng)域我們涉及得不多，有的還只是剛剛開(kāi)始。根據(jù)國(guó)情，利用雙相不銹鋼的性能優(yōu)勢(shì)，今后除繼續(xù)擴(kuò)大在化工和石化等領(lǐng)域的應(yīng)用外，結(jié)合紙漿和造紙工業(yè)的技術(shù)改造需要開(kāi)發(fā)在這一領(lǐng)域中的應(yīng)用，至于油氣管線(xiàn)目前很難推廣，雙相不銹鋼的價(jià)格是太高了但是制造有關(guān)油氣田需要的耐氯離子和硫化氫的裝置像集氣管線(xiàn)和換熱設(shè)備等還是可以采用雙相不銹鋼，甚至超級(jí)雙相不銹鋼的。海上運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，化學(xué)品船制造業(yè)方興未艾，需要大量大張的鋼板，這一缺口有待填平補(bǔ)齊。至于在建筑業(yè)方面的應(yīng)用，至今還*未涉及，其實(shí)濱海的城市雕塑景觀(guān)和開(kāi)發(fā)2304鋼用于民用熱水器方面*可代替304和316奧氏體不銹鋼。

1.2 雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用

1.2.1 與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下：

1）屈服強(qiáng)度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造儲(chǔ)罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30-50%，有利于降低成本。

表1-2 部分雙相不銹鋼的牌號(hào)及化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％）

2）具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中。應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。

3）在許多介質(zhì)中應(yīng)用普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性?xún)?yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級(jí)雙相不銹鋼具有*的耐腐蝕性，再一些介質(zhì)中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。

4）具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。

5）比奧氏體不銹鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。

6）不論在動(dòng)載或靜載條件下，比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對(duì)結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞，爆炸等，雙相不銹鋼優(yōu)勢(shì)明顯，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1.2.2 與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下 

1）綜合力學(xué)性尤其是塑韌性，不象鐵素體不銹鋼那樣對(duì)脆性敏感。

2）除耐應(yīng)力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。

3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。

4）焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理。

5）應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬。

2 SAF2205雙相鋼接頭的基本要求及達(dá)到要求的措施

2.1基本要求

焊接接頭不存在超過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷，同時(shí)力學(xué)性能滿(mǎn)足焊接結(jié)構(gòu)預(yù)期的使用性能要求。不出現(xiàn)焊接熱裂紋和冷裂紋，應(yīng)力腐蝕，點(diǎn)蝕，δ相脆化現(xiàn)象的出現(xiàn) 

2.2防止措施

1）雙相不銹鋼具有良好的焊接性，一般選用與母材成分相同或相近的焊接材料，由于含碳量對(duì)抗腐蝕性有很大的影響，因此熔敷金屬含碳量不用高于母材。腐蝕性弱或僅為避免銹蝕污染的設(shè)備，可選用含Ti或Nb等穩(wěn)定化元素或超低碳焊接材料。對(duì)于耐酸腐蝕性能較高的工件，常選用含Mo的焊接材料。選用適合的焊接材料不會(huì)發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋，如選用焊條型號(hào)E309MoL-16焊條牌號(hào)A042氬弧焊焊絲H00Cr18Ni14Mo2。

2）合理設(shè)計(jì)焊接接頭。避免腐蝕介質(zhì)在焊接接頭部位聚集，降低或消除應(yīng)力集中，消除或降低焊接接頭殘余應(yīng)力，用常用工藝措施，加熱溫度在800-900℃之間才可得到比較理想的消除應(yīng)力效果；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量采用對(duì)接接頭，避免十字交叉焊縫，單V形坡口改用Y形坡口。

3）采用小的熱輸入，即小電流，大的焊接速度，減少橫向擺動(dòng)，待前一道焊縫冷卻到預(yù)熱溫度后，再焊下一道焊縫，焊后進(jìn)行750-800℃退火處理，退火后應(yīng)快冷，防止出現(xiàn)δ相和475℃脆化。

3 SAF2205雙相鋼的焊接性及焊接中可能存在的問(wèn)題

3.1SAF2205雙相鋼的焊接性

3.1.1SAF2205雙相鋼的性能特點(diǎn)

1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在600℃以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類(lèi)不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。         

2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值（PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%）時(shí)，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當(dāng)。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過(guò)了AISI 316L。         

3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動(dòng)力設(shè)備。         

4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)K（V型槽口）在100J以上。

5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。          

6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經(jīng)過(guò)鍛造，直接軋制開(kāi)坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。         

7）冷加工時(shí)比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。

8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線(xiàn)膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。         

9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性?xún)A向，不宜用在高于3000C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。

3.1.2 SAF2205雙相鋼的組織特點(diǎn)

目前雙相不銹鋼由于冶煉質(zhì)量要求高，價(jià)格較貴，故產(chǎn)量不高，約占世界不銹鋼產(chǎn)量的1％，但上世紀(jì)90年代以后增加較快， 1990 年產(chǎn)量約10萬(wàn)t，1999年已達(dá)11萬(wàn)t，2000年約為20萬(wàn)t。

我國(guó)在上世紀(jì)60年代開(kāi)始研究雙相不銹鋼，主要有低鉻（Cr18）、中鉻（Cr22）和高鉻（Cr25）3種，主要產(chǎn)品是管、板和復(fù)合板，產(chǎn)量都不大，約2000t，2001年雙相不銹鋼的消費(fèi)量約4000t，有1/2隨工程進(jìn)口。

雙相不銹鋼的組織， 根據(jù)W(Ni)eq，W(Cr)eq和Schaeffer圖，一般奧氏體（A）和鐵素體（F）的比例約為60％: 40％，但實(shí)際上由于化學(xué)成分和固溶處理的溫度偏差，可能出現(xiàn);A或F≥70％，對(duì)性能會(huì)有一定影響，因此，控制在各為50％。

表3-2  不表同組織類(lèi)別不銹鋼的力學(xué)性能

雙相不銹鋼具有很強(qiáng)的抗局部孔蝕、點(diǎn)蝕和縫隙孔穴式腐蝕的能力，主要是由化學(xué)成分中的Mo，N等元素起的作用。經(jīng)多年研究，建立了一個(gè)抗孔蝕當(dāng)量指數(shù)PREN（PREN=ω Cr+3.3ω Mo+16 ω N）來(lái)評(píng)價(jià)，其值越高，抗局部孔蝕的能力越強(qiáng)。

雙相鋼的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是其雙相組織。除此之外, 還常伴有其他相組織的產(chǎn)生, 這些次生相也或多或少的影響鋼材的性能。對(duì)雙相鋼來(lái)說(shuō),特殊的合金元素組成是保證構(gòu)成雙相及各相比例的基礎(chǔ), 通過(guò)主要元素的含量, 可以預(yù)測(cè)金相組的相比例。目前, 上使用較多的是美國(guó)焊接研究會(huì)WRC提出的WRC一92組織圖 (見(jiàn)圖3-1)

表3-3 部分奧氏體鋼及雙相不銹鋼的成分及PREN值

A一奧氏體;AF一奧氏體一鐵素體;

FA一鐵素體一奧氏體;F一鐵素體;

Creq= Cr％+Mo％+0.7×Nb％

Nieq=Ni％+35×C％+20×N％+0.25×Cu％

從圖3-1可看出, 鉻、鉑、妮是主要的鐵素體相形成元素, 而鎳、碳、氮、銅是主要的奧氏體相形成元素。改變這些元素的含量, 即可改變固溶組織中的相比例。

除了不同元素的組成及比例影響相比例外,熱處理也將在一定程度上影響相的比例。雙相鋼在高溫下(1300℃以上), 呈現(xiàn)單一的高溫鐵素體組織, 即δ相。但冷卻過(guò)程中粗大的δ相阿會(huì)轉(zhuǎn)變成常溫鐵素體相(α相)和奧氏體相(γ相)。由于α相與γ相的生成條件、速度不同, 因而不同的冷卻起點(diǎn)溫度及冷卻方式速度會(huì)使α相與γ相有不同的終比例, 而且其組織特征也不同。其實(shí), 熱處理對(duì)相比例的影響是有限的, 但對(duì)二次相(對(duì)鋼材性能的影響比較大)的生成才是至關(guān)重要的。

常用的雙相鋼常會(huì)在冷卻過(guò)程中出現(xiàn)二次相。主要的二次相有二次奧氏體、碳化物、δ相 、χ相、R相等。

1)二次奧氏體(γ2)。雙相鋼冷卻時(shí)會(huì)在鐵素體相中析出γ2。γ2相具有一定的奧氏體相特征,會(huì)促進(jìn)σ相的生產(chǎn)。

2)碳化物(M23C6)的存在不利于鋼材的耐蝕性。快速冷卻可避免M23C6的生成。 

3) δ相硬而脆, 可顯著降低鋼材的塑性和韌性。δ相富含鉻, 使其周?chē)蜚t而耐腐蝕性降低。鑒于此, δ相是一種危害大的二次相。以急冷方式快速通過(guò)該溫度區(qū)間, 可有效避免δ相的產(chǎn)生。

4) χ相、R相、都是在一定的溫度區(qū)間(550℃-750℃) 析出的金屬間相, 富鉻和鉬, 硬而脆, 易降低鋼材的耐腐蝕性。但與δ相相比, 析出的量較少, 因此其危害低于δ相。

3.1.3 耐腐蝕性能

開(kāi)發(fā)雙相鋼就是解決奧氏體不銹鋼腐蝕開(kāi)裂性能的問(wèn)題, 并同時(shí)獲得高強(qiáng)度。

(1)均勻腐蝕。一般來(lái)講, 雙相組織并不利于鋼材耐電化學(xué)腐蝕, 因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)電偶腐蝕。在某些強(qiáng)氧化性酸和強(qiáng)還原性酸中, 其耐腐蝕性有時(shí)不如奧氏體, 但有時(shí)比奧氏體還好。在有機(jī)酸中, 它和奧氏體不銹鋼一樣都具有良好的耐腐蝕性。在堿液中, 其耐腐蝕性相對(duì)較差些。

(2)孔蝕是一種局部腐蝕, 也是不銹鋼有害的腐蝕型式之一, 它往往成為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和疲勞腐蝕開(kāi)裂的根源。目前比較流行的是通過(guò)孔蝕指數(shù)(PREN)來(lái)評(píng)價(jià)鋼材的耐孔蝕性能。即將耐孔蝕的幾個(gè)主要元素折合成鉻含量的當(dāng)量, 通過(guò)鉻含量的當(dāng)量(PREN)來(lái)判斷鋼材的耐孔蝕性能:PREN=Cr％+3.3xMo％+16xN％因此, 對(duì)于鋼材的抗孔蝕性能, 除了考慮其值外, 還要在生產(chǎn)過(guò)程中力求避免相的生成, 減少金屬夾雜物。

(3)晶間腐蝕。雙相鋼幾乎不發(fā)生晶間腐蝕敏化, 即使是在焊后空冷條件下。

(4)應(yīng)力腐蝕。雙相組織的存在, 使得雙相鋼抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的性能要優(yōu)于奧氏體不銹鋼及鐵素體鋼。

總的說(shuō)來(lái), 雙相鋼的抗均勻腐蝕性能、抗孔蝕性能、抗縫隙腐蝕性能與奧氏體不銹鋼相比并沒(méi)有*太多, 但其抗晶間腐蝕性能、抗應(yīng)力腐蝕性能則明顯優(yōu)于奧氏體不銹鋼。

3.1.4  力學(xué)性能

1)強(qiáng)度。在雙相鋼中, 由于鐵素體相約占二分之一, 故其強(qiáng)度明顯高于奧氏體不銹鋼。雙相鋼的強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高約三分之一。

2)塑性和韌性。在雙相鋼中, 由于奧氏體相約占二分之一, 故其塑性和韌性?xún)?yōu)于鐵素體不銹鋼。另外由于奧氏體相的存在, 使得容易產(chǎn)生脆性化合物的碳、氮等在鐵素體相中溶解度降低, 從而降低了脆性相的發(fā)生。同時(shí), 因兩相同時(shí)存在,可阻止或緩解高溫下晶粒的長(zhǎng)大, 也可阻止或緩解裂紋的擴(kuò)展, 從而提高了鋼材的塑性和韌性。

但與奧氏體不銹鋼相比, 由于鐵素體相的存在, 使得其塑性和韌性相對(duì)較低, 尤其是鐵素體相中易產(chǎn)生δ相、χ相、R相、∏相等脆性相, 如果處理不當(dāng), 會(huì)嚴(yán)重影響鋼材的塑性和韌性。

3.1.5  加工性能

工程上應(yīng)用較多的加工方法有冶煉、鑄造、熱變形加工、冷變形加工、機(jī)加工、熱處理、焊接等。

1)冶煉。雙相鋼的冶煉比奧氏體或鐵素體鋼的難度大, 控制要求高。目前, 雙相鋼低要求應(yīng)采用或進(jìn)行精煉的。

2)鑄造?；谂c冶煉同樣的道理, 鑄造難度也大于一般奧氏體和鐵素體鋼材, 而且難度比冶煉更大。除此之外, 由于兩相組織的原因, 在澆鑄時(shí)還要采取有效的措施, 以避免比奧氏體鋼更容易出現(xiàn)的鑄造裂紋兩相凝固差別的原因、氣孔加氮的原因等問(wèn)題。

3)熱變形加工。雙相鋼具有的兩相組織使其熱變形加工的難度要遠(yuǎn)大于奧氏體不銹鋼。冷變形加工。雙相鋼的冷變形加工的難度要遠(yuǎn)大于奧氏體不銹鋼。

4)機(jī)加工。就常用的工程材料而言, 都不存在較大的加工難度, 雙相鋼也不例外。熱處理。熱處理對(duì)雙相鋼性能還有一些特殊影響。①不同的熱處理參數(shù), 可得到不同的相比例, 直接影響鋼材性能②通過(guò)熱處理, 可以改變加工過(guò)程中的元素分配比例, 改善甚至消除加工過(guò)程中次生相帶來(lái)的不利影響, 從而影響到鋼材的終機(jī)械性能和耐腐蝕性能等③熱處理過(guò)程也會(huì)使鋼材產(chǎn)生新的次生相, 也會(huì)導(dǎo)致元素在各相中的重新分配。因此, 不恰當(dāng)?shù)臒崽幚頃?huì)使鋼材的性能惡化

早限制雙相鋼應(yīng)用的主要原因就是焊接問(wèn)題, 而工程上又往往不可避免焊接過(guò)程。

雙相鋼焊接的難點(diǎn)就在于其焊接接頭是否仍能獲得與母材相同或相近的兩相組織, 這也是保證焊接接頭是否具有與母材同樣性能(包括力學(xué)性能和耐腐蝕性能)等的關(guān)鍵所在。這里所說(shuō)的焊接接頭包括焊縫熔合區(qū)、高溫?zé)嵊绊憛^(qū)(HTHAZ)和低溫?zé)嵊绊憛^(qū)(LTHAZ)。

1)焊縫熔合區(qū)。該區(qū)域的兩相組織相對(duì)容易控制 即通過(guò)選擇合適的焊接材料就能做到.

2)高溫?zé)嵊绊憛^(qū)。它是指具有約1250℃熔點(diǎn)這一溫度特征的區(qū)域。這一區(qū)域很窄, 卻是其相組織難控制的一個(gè)區(qū)域。因?yàn)槟覆牡某煞植荒芤蚱涠羞^(guò)多的奧氏體形成元素, 而該區(qū)域的溫度特征又使其高溫鐵素體在冷卻過(guò)程中部分得不到向奧氏體轉(zhuǎn)化。應(yīng)采用較大的焊接線(xiàn)量,使焊縫冷卻速度降低, 使高溫鐵素體有一定的時(shí)間向奧氏體轉(zhuǎn)化, 從而使相組織均衡。

3)低溫?zé)嵊绊憛^(qū)。由于該區(qū)域的溫度較低,不足以引起基本相的變化, 但可能會(huì)發(fā)生二次相的產(chǎn)生。因此, 采用合適的焊接線(xiàn)量并控制層間溫度是防止低溫?zé)嵊绊憛^(qū)性能變壞的主要手段。

值得一提的是, 雙相鋼一般不進(jìn)行焊后熱處理

雙相不銹鋼的焊接性兼有奧氏體鋼和鐵素體鋼各自的優(yōu)點(diǎn)，并減少了其各自的不足之處。

1) 熱裂紋的敏感性比奧氏體鋼小得多。

2) 冷裂紋的敏感性比一般低合金高強(qiáng)鋼也小得多。

3) 雙相不銹鋼焊接時(shí)主要問(wèn)題不在焊縫，而在熱影響區(qū)，因?yàn)樵诤附訜嵫h(huán)作用下，熱影響區(qū)處于快冷非平衡態(tài)， 冷卻后總是保留更多的鐵素體，從而增大了腐蝕傾向和氫致裂紋（脆化）的敏感性。

4) 雙相不銹鋼焊接接頭有析出%相脆化的可能，δ相是Cr和Fe的金屬間化合物，它的形成溫度范圍600-1000.C，不同鋼種形成δ相的溫度不同， 如00Cr18Ni5Mo3Si2 鋼在800-900.C，而雙相不銹鋼00Cr25Ni7Mo3CuN的在800-900.C，8500.C時(shí)敏感。形成%δ相需經(jīng)一定的時(shí)間，一般1-2 min萌生1-2 minδ相增多并長(zhǎng)大，因此，焊接時(shí)應(yīng)采用小熱輸入，快速冷卻，消應(yīng)力處理時(shí)應(yīng)采用較低的溫度，如550-600.C為宜。

    5) 雙相不銹鋼含有50%的鐵素體， 同樣也存在475.C脆性，但不如鐵素體不銹鋼那樣敏感，雙相鋼中的鐵素體在300-525.C之間保溫會(huì)析出高鉻α，相，而在475.C敏感，使雙相鋼發(fā)生脆化，由于α，相析出時(shí)間較長(zhǎng)，故對(duì)一般焊接影響不大，但應(yīng)限制雙相不銹鋼的工作溫度不高于250.C。

雙相不銹鋼的焊接件，由于工藝不當(dāng)，一旦產(chǎn)生δ相或析出α，相引起475.C脆性，則可采用固溶處理使之消除。

雙相不銹鋼的擴(kuò)散氫含量不及奧氏體不銹鋼，因此焊材中或周?chē)h(huán)境中氫的質(zhì)量濃度較高時(shí)，則會(huì)在焊接雙相不銹鋼時(shí)出現(xiàn)氫致裂紋和脆化。

3.2焊接中可能存在的問(wèn)題

1）SAF2205雙相鋼的δ相脆化

   在Fe-Cr二元合金中，δ相中含Cr約為25%，形成溫度為520-820℃，有很多合金元素可置換δ相中的Fe和Cr原子，從而使δ相生成于穩(wěn)定的溫度區(qū)間和幾率增大。δ相析出主要在相中進(jìn)行，如果δ相含有較多的Mo時(shí)，即可提高δ穩(wěn)定存在溫度區(qū)，又能加速δ相的析出過(guò)程。高鉻雙相不銹鋼容易產(chǎn)生δ相脆化現(xiàn)象。

表3-1 雙相不銹鋼固溶處理及σ相和475.C脆性的溫度范圍

2）焊接接頭的氫脆和氫致裂紋

   雙相不銹鋼凝固結(jié)晶為單相鐵素體，但是一般的拘束條件下，焊縫金屬的熱裂紋很小。當(dāng)δ/γ適當(dāng)時(shí)，冷裂紋敏感性也較低，但雙相不銹鋼中畢竟含有較高的δ相，當(dāng)拘束度較大及焊縫金屬含氫量較高時(shí)，還存在氫致裂紋的危險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)模擬焊接熱影響區(qū)的試棒研究了雙相不銹鋼的氫脆與顯微組織之間的關(guān)系，并采用斷裂應(yīng)變?cè)u(píng)定了氫脆敏感性，結(jié)果表明氫脆主要發(fā)生于δ相，而且氫脆的敏感性隨峰值溫度的升高而增加。

3）焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

   從雙相不銹鋼應(yīng)力與斷裂時(shí)間的延遲破壞之間的關(guān)系可知，母材的臨界應(yīng)力達(dá)到破壞應(yīng)力的90%，氫脆應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性很低，焊縫金屬的臨界應(yīng)力為破壞應(yīng)力的70%，相當(dāng)于δ0.2的95%，由于焊縫周?chē)臍堄鄳?yīng)力可以超過(guò)δ0.2，因此焊接接頭容易產(chǎn)生腐蝕開(kāi)裂。

4）焊接接頭的點(diǎn)蝕

   由于冷卻速度對(duì)點(diǎn)蝕點(diǎn)位的影響較為顯著，因此，同樣的含N量在冷卻速度不同的條件下點(diǎn)蝕電位相差很大。由此可見(jiàn)，含N量較低的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位對(duì)冷卻速度很敏感，在焊接含N量較低的雙相不銹鋼時(shí)對(duì)冷卻速度的控制要求更嚴(yán)。

4 2205雙相鋼的焊接工藝

為了取得良好的焊接質(zhì)量, 焊接人員應(yīng)掌握雙相鋼的焊接特點(diǎn)和注意事項(xiàng),另外從腐蝕的角度來(lái)看, 焊接接頭總是不銹鋼結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),實(shí)際上管道終的耐蝕水平是由焊工決定的,為了盡可能的取得良好的結(jié)果,焊接操作過(guò)程應(yīng)當(dāng)遵守一些基本規(guī)則?？偨Y(jié)出的SAF2205 DSS一些關(guān)鍵技術(shù)如下。

1)焊前準(zhǔn)備  采用機(jī)加工制備試板坡口，用不銹鋼砂輪片打磨坡口及坡口兩側(cè)各30mm范圍，并用丙酮清洗，以除去氧化膜、油污。

2) 焊接方法  一般的焊接方法, 如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊和熔化極氣體保護(hù)焊埋弧焊等, 都可用于雙相不銹鋼的焊接。焊條電弧焊時(shí)常用的焊接工藝方法，其特點(diǎn)靈活方便，并可實(shí)現(xiàn)全位置焊接，因此焊條電弧焊時(shí)焊接修復(fù)的常用工藝方法。鎢極氬弧焊的特點(diǎn)時(shí)焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良，自動(dòng)化的焊接效率也較高，因此廣泛用于管道的封底焊縫及薄壁管道的焊接。鎢極氬弧焊的保護(hù)氣體通常采用純Ar，當(dāng)進(jìn)行管道封底焊時(shí)，應(yīng)采用Ar+2%N2 或Ar+5%N2保護(hù)氣體，同時(shí)還應(yīng)采用純Ar或高純N進(jìn)行焊縫背面保護(hù)，以防止根部焊道的鐵素體化。熔化極氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)時(shí)較高的熔敷效率，即可采用較靈活的半自動(dòng)焊，也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊。 

3) 焊材的選擇  對(duì)于焊條電弧焊，根據(jù)耐腐蝕性，接頭韌性的要求即焊接位置，可選用酸性或堿性焊條。采用酸性焊條時(shí)，脫渣優(yōu)良，焊縫光滑，接頭成形美觀(guān)，但是焊縫金屬的沖擊韌性較低，于此同時(shí)，為了防止焊接氣孔及焊接氫致裂紋需嚴(yán)格控制焊條中的含氫量。當(dāng)要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌度，并需進(jìn)行全位置焊接時(shí)，應(yīng)采用堿性焊條。另外，在根部封底焊時(shí)，通常采用堿性焊條，當(dāng)對(duì)焊縫金屬的耐腐蝕性能有特殊要求時(shí)，還應(yīng)采用超級(jí)雙相鋼成分的堿性焊條。對(duì)于實(shí)芯氣體保護(hù)焊焊絲，在保證焊接金屬具有良好的耐腐蝕性與力學(xué)性能的同時(shí)，還應(yīng)注意其焊接工藝性能。對(duì)于藥芯焊絲，當(dāng)要求焊縫光滑，接頭成形美觀(guān)時(shí)，可采用金紅石型或鈦-鈣型藥芯焊絲。當(dāng)要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束條件下焊接時(shí)，宜采用堿度較高的藥芯焊絲。對(duì)于埋弧焊焊絲，宜采用直徑較小的焊絲，實(shí)現(xiàn)中小焊接規(guī)范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區(qū)的脆化，與此同時(shí)，應(yīng)采用配套的堿性焊劑，以防止焊接氫致裂紋。焊接材料要選用比母材含鎳量高的雙相鋼焊材, 確保焊縫中奧氏體相占優(yōu)勢(shì),焊縫鐵素體含量控制在30%～45%為宜。

4) 焊接工藝參數(shù)的選擇 焊接線(xiàn)能量太大或太小都不好, 一般控制在0.5～2.5 kJ/cm范圍,其具體大小要根據(jù)焊件厚度選擇。一般焊接時(shí)不需要預(yù)熱, 但焊件壁厚過(guò)大或環(huán)境溫度過(guò)低時(shí), 為防止冷速過(guò)快造成焊縫和熱影響區(qū)鐵素體含量過(guò)高, 必要時(shí)要采取預(yù)熱措施。為避免冷卻速度過(guò)低而引起析出相的產(chǎn)生, 多層/多道焊的層間溫度要控制。

5) 焊接熔池及背面的保護(hù) 氣體保護(hù)焊時(shí)保護(hù)氣體中加氮可以提高焊縫的耐蝕性。有效的背面氣體保護(hù)是保證焊接質(zhì)量的前提, 保護(hù)氣體的純度應(yīng)滿(mǎn)足工藝要求, 應(yīng)采取有效的背面保護(hù)工裝,開(kāi)始焊接時(shí)要對(duì)焊縫背面的氧含量進(jìn)行檢測(cè), 滿(mǎn)足工藝要求后才能開(kāi)始焊接。

6) 定位焊縫 定位焊縫焊接時(shí),如果長(zhǎng)度過(guò)短,焊接未建立起平衡過(guò)程即結(jié)束,焊縫冷卻會(huì)很快,可能導(dǎo)致鐵素體含量過(guò)高、低韌性并因氮化物析出而降低耐腐蝕性能。因此, 如采用定位焊,對(duì)定位焊縫的短長(zhǎng)度應(yīng)進(jìn)行規(guī)定, 且應(yīng)采用較大熱輸入規(guī)范參數(shù)。 

7) 焊接過(guò)程材料的保護(hù) 材料表面的弧擊和起弧, 是一個(gè)瞬間的高溫過(guò)程, 冷卻速度很快,表面顯微組織中鐵素體含量很高, 這種組織對(duì)裂紋和腐蝕很敏感, 應(yīng)盡力避免, 如果產(chǎn)生必須用細(xì)砂輪打磨去除。現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中材料的保護(hù)非常重要, 應(yīng)避免碳鋼、銅、低熔點(diǎn)金屬或其它雜質(zhì)對(duì)不銹鋼的污染, 可能情況下, 不銹鋼和碳鋼管應(yīng)分開(kāi)存放和焊接。焊接和切割過(guò)程中應(yīng)采取措施防止飛濺、弧擊、滲碳、局部過(guò)熱等。

5 焊接工藝評(píng)定

5.1 SAF2205 雙相不銹鋼管焊接工藝指導(dǎo)書(shū)

SAF2205 雙相不銹鋼管焊接工藝指導(dǎo)書(shū)

焊接工藝評(píng)定報(bào)告

5.2 確定SAF2205 雙相不銹鋼管焊接工藝

 SAF2205雙相不銹鋼是現(xiàn)代雙相不銹鋼中的一種,用途廣泛,具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐蝕性能,以及良好的焊接性,在石油天然氣輸送、海洋工程、化學(xué)工業(yè)等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。石油和天然氣工業(yè)目前采用雙相不銹鋼材料鋪設(shè)的油氣輸送管線(xiàn)長(zhǎng)度已超過(guò)850km ,絕大部分為2205DSS[1 ] 。西氣東輸某氣源工程由于輸送天然氣介質(zhì)的腐蝕性強(qiáng),高壓管道采用2205 雙相不銹鋼材料。雙相不銹鋼優(yōu)良的性能是靠適當(dāng)比例的兩相組織來(lái)保證的,焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫的組織有很大的影響,合適的焊接工藝參數(shù)和一定的技術(shù)措施相結(jié)合才能保證焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能。鋼管制作焊接是關(guān)鍵工序之一;天然氣管道的現(xiàn)場(chǎng)施工,焊接是主要、關(guān)鍵的工作之一。本文對(duì)D508 ×1519mm 規(guī)格鋼管制管縱縫和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊縫焊接工藝評(píng)定進(jìn)行介紹。

5.2.1工藝評(píng)定試件的焊接

鋼管縱縫和環(huán)縫工藝評(píng)定試件分別采用Outo2kumpu 公司(原瑞典Avesta) 生產(chǎn)的1519mm 厚平板和D508 ×1519mm 鋼管,其主要合金元素是Cr 、Ni 、Mo 和N ,其重量百分比分別為: 22 %Cr、5 %Ni 、3 %Mo 和1.5 %N ,其顯微組織為具有大約50 %的鐵素體和大約50 %的奧氏體雙相組織,其主要力學(xué)性能值見(jiàn)表5-1。

表5-1 　工藝評(píng)定試件母材的力學(xué)性能(橫向)

鋼管縱縫焊接在鋼管制造廠(chǎng)進(jìn)行,工藝評(píng)定試件焊接采用雙面埋弧焊方法,采用瑞典Sandvik 公司生產(chǎn)的埋弧焊和焊劑,焊接位置為45°固定,由于鋼管產(chǎn)品焊縫終要進(jìn)行固溶處理,因此,工藝評(píng)定試件也進(jìn)行相應(yīng)的焊后固溶處理(加熱1050～1100 ℃,水淬) 。

鋼管環(huán)縫焊接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,工藝評(píng)定試件焊接采用單面焊, 采用鎢極氬弧焊( TIG) 打底+ 焊條電弧焊(SMAW) 填充和蓋面方法,使用瑞典Avesta 公司生產(chǎn)的氬弧焊絲和焊條,焊接位置為45°固定,試件焊后不進(jìn)行熱處理。焊接規(guī)范采用適中的工藝參數(shù)。焊接工藝評(píng)定試件焊接主要條件見(jiàn)表5-2。

5.2.2工藝評(píng)定性能試驗(yàn)結(jié)果及其分析

工藝評(píng)定性能按工程技術(shù)條件進(jìn)行。試驗(yàn)項(xiàng)目包括常規(guī)的接頭拉伸、導(dǎo)向彎曲和低溫(- 40℃) 夏比沖擊試驗(yàn)、金相組織檢驗(yàn)和腐蝕性能試驗(yàn)。工藝評(píng)定主要性能試驗(yàn)。

與奧氏體不銹鋼相比,2205DSS材料導(dǎo)熱系數(shù)線(xiàn)膨脹系數(shù)小,又包含兩種組織,因此熱裂傾向和變形小;與低合金高強(qiáng)鋼相比,因組織中含有約50%的奧氏體,因此冷裂紋傾向小。總之,2205DSS 可焊性良好。

雙相不銹鋼優(yōu)良的性能是靠適當(dāng)比例的兩相組織來(lái)保證的。焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫的組織有很大的影響。焊接過(guò)程采用的線(xiàn)能量過(guò)低,工件冷卻速度過(guò)快,焊縫及熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的鐵素體和氮化物,從而降低焊接接頭的腐蝕抗力和韌性。另一方面,焊接過(guò)程采用的線(xiàn)能量過(guò)高,工件的冷卻速度過(guò)慢,焊縫及熱影響區(qū)可能析出金屬間相,也會(huì)使焊接接頭的腐蝕抗力和韌性降低?？梢?jiàn),合適的焊接工藝參數(shù)和一定的技術(shù)措施相結(jié)合才能保證焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能。

表5-2 　焊接工藝評(píng)定主要焊接條件

從表5-3 工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果可以看出,焊接接頭的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于母材標(biāo)準(zhǔn)的下限要求( ≥620MPa) ,接頭拉伸性能不存在問(wèn)題。接頭彎曲180°后受拉面完好,表明接頭的延塑性良好。焊接及熱影響區(qū)在- 40 ℃低溫下的夏比沖擊功,不但滿(mǎn)足一般≥27J 的要求,且滿(mǎn)足ASTMA923 標(biāo)準(zhǔn)≥34J 的要求。按ASTM G48 標(biāo)準(zhǔn)在6 %FeCl3 溶液進(jìn)行的點(diǎn)蝕試驗(yàn)表明,焊接接頭具有良好的耐氯離子局部腐蝕性能。焊縫和熱影響區(qū)均為鐵素體和奧氏體雙相組織,近縫區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)單相鐵素體,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)金屬間析出相的產(chǎn)生。焊接熱影響區(qū)近縫區(qū)的鐵素體含量高為65 % ,滿(mǎn)足技術(shù)條件要求,可以保證塑韌性和耐蝕性。焊縫和熱影響區(qū)其他部位中的鐵素體含量為35 %～50 %,奧氏體相相對(duì)較多,對(duì)塑韌性和耐蝕性有利。由此可以看出,擬定的焊接工藝評(píng)定工藝規(guī)程正確,焊接工藝參數(shù)適當(dāng),評(píng)定結(jié)果滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求, 焊接接頭性能優(yōu)良。

表5-3工藝評(píng)定主要性能試驗(yàn)結(jié)果

6   結(jié)  論 

2205 雙相不銹鋼具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能,應(yīng)用前景廣闊。該材料的焊接有許多特點(diǎn),掌握材料的焊接性能特點(diǎn),采用適當(dāng)?shù)暮附庸に?保證了焊接工藝評(píng)定試件的性能。在生產(chǎn)過(guò)程中,根據(jù)工藝評(píng)定結(jié)果,通過(guò)制定詳細(xì)的工藝規(guī)程和工藝紀(jì)律,并在焊接施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行,才能保證工程的焊接質(zhì)量

(l)奧氏體化元素Ni和N在得到合理兩相比的方面，具有明顯的作用。

(2)合金元素、焊接熱循環(huán)和焊接工藝參數(shù)等都會(huì)對(duì)奧氏體和鐵素體兩相區(qū)產(chǎn)生影響，通過(guò)合理控制，可以獲得*的兩相組織。有害析出相通常是形成腐蝕失效的地方，需嚴(yán)格控制其析出形成。氫脆決定于焊接熱輸人的峰值溫度和周?chē)h(huán)境，通過(guò)合理控制可減小其發(fā)生的可能性。

(3)Dss焊接接頭的腐蝕性能是其應(yīng)用的關(guān)鍵，與腐蝕電位、兩相比和冷卻速度等因素有關(guān)，通過(guò)合金元素和工藝參數(shù)控制，可以獲得較好的耐腐蝕性能。

總結(jié)出焊接此類(lèi)鋼應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）合理選擇焊接材料，保證熔敷金屬的化學(xué)成分與母材相近，焊接時(shí)控制焊接熱輸入，可保證焊接接頭的耐蝕性能不會(huì)明顯降低。

（2）采用較小的焊接電流、多層多道焊接，控制焊接熱輸入，獲得的焊接接頭的力學(xué)性能與母材相近。

（3）控制道間溫度，焊接前不需要預(yù)熱，焊后材料可以不進(jìn)行熱處理而保證接頭的物理和化學(xué)性能。

通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我學(xué)會(huì)了把很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)有機(jī)統(tǒng)一地結(jié)合起來(lái),同時(shí)也對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作起到了很大的幫助和指導(dǎo)作用。

致  謝

由于本人專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和能力有限,以及生產(chǎn)實(shí)踐的缺乏,在本論文的設(shè)計(jì)和制作完成中查閱了大量的標(biāo)準(zhǔn)和參考文獻(xiàn)資料。同時(shí)也得到了有關(guān)老師和一些同學(xué)的大力幫助。

首先感謝我的導(dǎo)師吳金杰老師，本課題在選題及研究過(guò)程中得到吳金杰老師的悉心指導(dǎo)。吳金杰老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。吳金杰老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。對(duì)吳金杰老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的，在這里我向吳老師表示真誠(chéng)的感謝。

感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。

感謝蘇州米加尼克焊接技術(shù)有限公司,在我畢業(yè)實(shí)習(xí)期間,給我提供了大量的技術(shù)資料及實(shí)踐機(jī)會(huì),使我把學(xué)校中的理論知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中得以應(yīng)用。

后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！

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