双相不锈钢的焊接工艺

双相不锈钢的焊接工艺

00Cr25Ni5Mo3双相不锈钢有较高的屈服强度，可以冷成型和热成型。冷成型一般不需热处理，但当变形量超过20%时则应采用固溶热处理。该钢在350～975℃加热之后会产生Cr2N、σ、χ相等有害组织，这些组织都属于脆性相，会影响钢的力学性能和耐腐蚀性能。为了避免这些相的析出，该钢焊接时应尽可能采用快速焊接法且成型后在1020～1100℃温度范围内进行固溶热处理，之后快速冷却才能得到铁素体体积分数约为40%～50%的双相组织，从而获得比较高的强度、塑性及综合性能。

国产00Cr25Ni5Mo3N双相不锈钢的化学成分(质量分数,%)为：C≤0.03，Si≤1.0，Mn≤1.0，Cr24.0～26.0，Ni5.0～8.0，Mo2.5～3.5，N≤0.2。

焊接工艺参数直接影响着焊后设备的质量，因此要经过多次焊前试验才能最后予以确定。焊接热输入、层间温度、预热以及材料厚度等都会影响到焊接时的冷却速度，从而影响焊缝和热影响区的组织和性能。当焊后要进行热处理时可以不限制层间温度。正常情况下双相钢焊接时不需要预热。但焊后必须尽快冷却，以顺利通过危险的脆化温度带。

实践证明，在保证焊接质量的前提下尽量采用小的焊接电流和较快的焊接速度；采用窄焊缝薄层焊，层间温度小于100℃，施焊过程中焊条不允许作横向摆动。目的是为了减少和防止焊缝和热影响区产生单相或较多的铁素体组织和晶粒粗大。在为某厂焊接设备主焊缝时采用了表1所示的参数（焊条电弧焊），取得了较为满意的效果。

表1 某系列双相不锈钢设备筒体的焊接参数

在中、厚壁设备的焊接中，应采用多层焊。但根据多年试验和经验表明，层数过多不但影响施工效率，还易带来负面影响，主要是焊缝区受到焊接热循环作用次数过多易导致性能劣化、引发弧波裂纹。事实是，在保证材料晶粒度细小及应力较小的前提下，尽可能地减少焊接层数。

在为化工厂制作的设备中，某换热器壳体规格Φ800mm×10mm，热加工后对其焊缝进行固溶热处理，在1050～1100℃保温1h，然后立即水冷。固溶热处理后相关试样的力学性能见表2。从表2可知，固溶热处理后双相不锈钢材料的铁素体体积分数为56.13%，满足奥氏体和铁素体共存相比例约各占一半的要求。力学性能指标也较为理想。金相检验及晶间腐蚀试验表明，无σ相、α相等有害相析出，材料试样无晶间腐蚀倾向。（榕霖）

表3 00Cr25Ni5Mo3N 双相不锈钢接头固溶热处理结果