雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選用合適的焊接材料不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭力學性能也令人滿意,除了焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力外,其耐點蝕性能和耐縫隙腐蝕能力也均優于奧氏體不銹鋼焊接接頭,抗晶間腐蝕能力比奧氏體不銹鋼稍有遜色。但是,焊接接頭近縫區受到焊接熱循環的影響,其過熱區段的鐵素體晶粒不可避免地會粗大,從而將降低該區段的耐蝕性。對此,應從焊接工藝方面采取改善措施。


  雙相不銹鋼優良性能的本質在于其化學成分和金相組織,其兩相的比例及分布狀態是決定其性能的最基本因素。


  奧氏體型不銹鋼或鐵素體型不銹鋼經受熱循環時,通常沒有激烈的組織變化,只是有可能析出少許的第二相,如碳化物、氮化物或σ相等,在某些非穩定奧氏體鋼中有可能出現百分之幾的鐵素體相。奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼則不同,如圖4-6所示的相圖表明,在1000℃以下平衡相比例為50/50左右的雙相不銹鋼,隨著溫度的升高,奧氏體逐步減少而鐵素體則逐步增多,被加熱到1350℃以上至固相線溫度區間,其平衡組織的體積分數轉變為100%的鐵素體。


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1. 焊縫的成分和組織


  從圖4-6中可知,由于金屬熔化后結晶所生成的金相組織通常是體積分數為100%的鐵素體,而且隨后的冷卻過程中,來不及發生奧氏體的析出。所以,即使是在大大降低焊縫的冷卻速度(暫不說這將對熱影響性能產生不利影響),奧氏體相的份額也不能增大多少,根本無法解決鐵素體占絕對優勢的問題。這樣的焊縫金屬不僅耐蝕性低下,而且塑性也不良。這一現象在焊接其他牌號的雙相不銹鋼時,也會不同程度的出現。


  總之,相比例是決定雙相不銹鋼性能的至關重要的因素。為了得到相組成比例較為理想的焊縫金屬,要采取以下措施:


     ①. 增加焊縫金屬中奧氏體化合金元素。例如,用氮對焊縫金屬合金化,或將其成分中鎳質量分數提高到10%左右。這樣就可能獲得奧氏體體積分數不少于30%~40%的焊縫金屬。


    ②. 通過焊接工藝(例如小的熱輸入)來獲取比較細小的、比較均勻的兩相混合組織,有利于提高焊縫的多方面性能。


  焊縫金屬受到隨后焊道的熱影響,其中的二次轉變奧氏體含量有所上升。因此,有時可以利用“退火”焊縫來改善焊縫性能,例如,在薄板焊縫的背面加“退火”焊縫來改善正面焊縫的性能。但焊后需要將“退火”焊縫打磨掉,這種辦法則由于費工時,只有在特殊情況下才被采用。



2. 精熱影唱想入米取的工藝措施


  在焊接過程中,由于焊接加熱的快速性和短暫性,鐵素體+奧氏體轉變成鐵素體的相變并不能完成。在焊縫金屬組織中尚存有相當數量的奧氏體,金屬就開始了降溫。待降溫到某平衡溫度以下,金屬組織又會發生逆轉變即鐵素體轉為二次奧氏體。同樣由于熱循環的短暫,再加之此時溫度已降得較低,該逆轉變為二次奧氏體的數量也不會很多,因此該區中的鐵素體份額占得較大而奧氏體份額較少。而且,此時的兩相組織狀態已大大不同于原先的排列。原先軋制狀態下成條帶狀的同奧氏體混存的鐵素體,向等軸狀結晶發展、長大;而原來呈條帶狀的奧氏體走向消失,冷卻過程中從鐵素體中轉變出來的二次奧氏體則呈雜亂的竹葉狀在鐵素體晶間和晶內先后出現。所以說在焊接熱影響區段的組織劣化不僅表現為相比例失調,而且還失去了最有利于阻礙應力腐蝕裂紋擴展的兩相分布狀況-兩相呈條帶疊置狀。應當注意,一旦形成了粗大的等軸晶,就很難通過熱處理或其他措施予以恢復。


  

為了使焊接接頭熱影響區各項性能指標與其他部位相同,可采取下列措施:


   a. 一定要用盡量小的熱輸大施焊。一旦由于過熱會導致形成大晶粒鐵素體,就很難保持或恢復雙相不銹鋼的優良性能。


   b. 為使焊接接頭的熱影響區的相比例與母材相當,可對焊接接頭通過固溶處理來實現,但費工、費時,還消耗大量能源以及引起結構變形等問題,很難達到理想的效果。


   c. 通過對焊接接頭進行再一次的焊接熱循環,使焊接熱影響區的奧氏體相進一步析出,增加奧氏體金屬相數量且能細化鐵素體晶粒,減少碳化物和氮化物從晶內和晶界析出。采用的方法是對接觸介質的焊縫先進行施焊。對于單道焊縫,則在非接觸工作介質面的焊縫上,加焊一層工藝焊縫,若焊縫的余高超標時,應修磨焊縫高度;對于多層焊時,除了用小的焊接熱輸入的多層多道焊外,必要時也可以增加工藝焊縫來改善工作焊縫的熱影響區性能。


   d. 采用奧氏體相占比例大的焊接材料,來提高焊縫金屬中奧氏體的比例,對提高焊縫金屬的塑性、韌性和耐蝕性均是有益的。






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