双相不锈钢2205焊接工艺

奥氏体和铁素体约占室温下双相不锈钢固溶体的一半(双相不锈钢2205铁素体含量应为30%~55%，典型值约45%)，具有两相组织的特点。它保留了铁素体不锈钢导热系数大线膨胀系数小、耐点蚀间隙和氯化物应力腐蚀的特点；它还具有奥氏体不锈钢韧性好、J脆性转变温度低、抗晶间腐蚀、机械性能和焊接性能好的优点。

第二代双相不锈钢一般称为标准双相不锈钢，其特点是超低碳含氮，其典型成分为22%Cr+5%Ni+0.17%N（见表1）。与第一代双相不锈钢相比，2205进一步提高了氮含量，提高了氯离子浓度较高的酸性介质的耐应力腐蚀性和耐点蚀性。氮是一种强大的奥氏体形成元素，添加到双相不锈钢中，不仅提高了钢的强度，而且不显著损害了钢的塑性韧性，而且抑制了碳化物沉淀和延缓相的形成。

性能突出.它具有较高的屈服强度和耐应力腐蚀性。双相不锈钢的屈服强度是奥氏体不锈钢的近一倍，在相同的压力水平下，可以节省材料。与奥氏体不锈钢相比，线性热膨胀系数低，接近低碳钢。使双相不锈钢与碳钢的连接更合适，具有重要的工程意义。锻造和冷冲压成型不如奥氏体不锈钢好。双相不锈钢2205的机械性能见表2。

焊接性

双相不锈钢2205具有良好的焊接性，焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性较小。热，焊后不热处理。由于氮含量高，热影响区单相铁素体化倾向小。当焊接材料选择合理，焊接线能量控制适当时，焊接接头具有良好的综合性能。

热裂纹

热裂纹比奥氏体不锈钢敏感得多。这是因为镍含量不高，容易形成低熔点共晶的杂质很少，不容易产生低熔点液膜。此外，晶粒在高温下没有急剧生长的危险。

热影响区脆化

双相不锈钢焊接的主要问题不在于焊缝，而在于热影响区。由于在焊接热循环的作用下，热影响区处于快冷不平衡状态，冷却后总是保留更多的铁素体，从而增加了氢裂纹的腐蚀倾向和敏感性。

铁素体475℃脆化

双相不锈钢含有约50%的铁素体，也有475℃脆性，但不如铁素体不锈钢敏感。

焊接冶金

在双相不锈钢焊接过程中，在热循环的作用下，焊缝金属和热影响区的组织发生了一系列变化。在高温下，双相不锈钢的所有金相组织都由铁素体组成，奥氏体在冷却过程中沉淀。奥氏体沉淀的数量受到许多因素的影响。

相比例要求

双相不锈钢焊接接头的力学性能和耐蚀性取决于干焊摇头是否能保持活动。.例.因此.焊接是围绕如何保证其双相组织进行的。当铁素体和奥氏体量接近50%时，性能更好，接近母材。改变这种比例关系会降低双相不锈钢焊接接头的耐腐蚀性和机械性能(尤其是韧性)。双相不锈钢2205铁素体含量的最佳值为45%。铁素体含量过低(25%)会导致强度和抗应力腐蚀开裂能力下降；铁素体含量高(>75%)也会损害耐腐蚀性，降低冲击韧性。

比例影响因素

焊接接头中铁素体与奥氏体的平衡关系不仅受钢中合金元素含量的影响，还受填充金属的影响﹑焊接热循环.保护气体的影响。

合金元素的影响

根据研究和大量试验，母材中的氮含量非常重要。氮在保证焊缝金属和焊后热影响区内形成足够的奥氏体方面起着重要作用。氮和镍一样，形成和扩大奥氏体元素，但氮的能力远远大于镍。在高温下，氮稳定奥氏体的能力也大于镍，可以防止焊后单相铁素体的出现，防止有害金属相的沉淀。

由于焊接热循环的作用，自熔焊或填充与母材相同的金属成分.焊缝金属的铁体量急剧增加.甚至有纯铁素体组织。为了抑制焊缝中铁素体的过量增加，双相不锈钢的焊接趋势是采用奥氏体焊接金属。一般来说，焊接材料中有两种方法可以增加镍或氮。镍的含量通常比母材高2%~例如，2205填充金属的镍含量高达8%~10%。含氮填充材料的效果优于只提高镍的填充材料。两种元素都能增加奥氏体相的比例，使其稳定，但氮不仅能延缓金属间相的沉淀，还能提高焊缝金属的强度和耐腐蚀性。

双相不锈钢2205钢2205和焊接材料的这些特点为焊接工艺参数的选择提供了一定的范围，即焊接线的能量，这对焊接非常有利。

热循环的影响

双相不锈钢焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头中的组织有影响，焊缝和热影响区都会发生变化，对焊接接头的性能有很大的影响。因此，多层多通道焊接是有益的，后续焊接通道对前焊接通道有热处理作用，焊接金属中的铁素体进一步转化为奥氏体，成为具有奥氏体优势的两相组织；相邻焊缝热影响区的奥氏体相也相应增加，可以细化铁素体颗粒，减少碳化物和氮化物从晶体和晶体边界的沉淀，从而显著提高整个焊接接头的组织和性能。正是由于焊接热循环的影响，双相不锈钢焊接需要先焊接与介质接触的焊接通道，这与奥氏体不锈钢焊接顺序的要求相反。

工艺参数的影响

焊接工艺参数，即焊接线能量，对双相组织的平衡也起着关键作用。由于双相不锈钢是高温下*的铁素体，如果线能过小，热影响区冷却速度快，奥氏体沉淀太晚，过量的铁素体会在室温下保持过冷。如果线能过大，冷却速度过慢，虽然可以获得足够的奥氏体，但也会导致热影响区铁素体晶粒的生长和生长О相等有害金属相的沉淀导致接头脆化。为了避免上述情况，好的措施是控制焊接线的能量和层间温度，并使用填充金属。