双相不锈钢焊接性能分析

  双相不锈钢焊接性良好，焊前一般不需预热，焊后也不需热处理，所有传统的和先进的焊接方法几乎都可以用于双相不锈钢的焊接，如SMAW、GTAW、GMAW、埋弧焊（SAW）、FCAW、等离子弧焊（PAW）、EBW、LBW及激光复合焊、电阻焊、FSW等。瑞典的Sieurin等人采用SAW焊接2205，优化焊接参数后空冷WM和HAZ的铁素体相比例不低于35%，且没有金属间化合物和脆性相析出。浙江至德钢业有限公司技术人员采用活性化TIG焊（A-TIG），通过优化焊接参数，得到无宏观裂纹的2205焊缝。利用SAW、GMAW、FCAW的焊接方法完成了化学品船储货仓的焊接，接头的机械性能和耐腐蚀性能都满足要求。利用相同的激光束对激光焊后焊缝进行表面处理，改善了原焊缝的温度场分布，优化焊接参数后WM中两相组织以及元素分布几乎与固溶处理后的BM相同（2205）。同时，双相不锈钢可以与奥氏体不锈钢、碳钢等材料进行异种焊接。

  双相不锈钢包含奥氏体和铁素体两相，通过控制化学成分和热处理工艺可以使两相组织大约各占50%，然而，实际焊接应用中，冷却速度较快，尤其是WM，δ→γ固态相变过程一定程度上被抑制，导致接头中两相组织比例失衡，分布不均，很难得到1:1的两相比例，一般两相中占比较少的一相含量不低于30%都可以满足实际工程应用的接头性能需求。通常在焊材中添加与BM相当的N或是将其Ni含量提高至10%左右，便可得到奥氏体相比例不低于60～70%的焊缝组织。双相不锈钢焊材中的镍元素含量通常比BM高2～4%，Ni含量的增加不仅使（α+γ）/γ固溶曲线上移，同时也使αγ在较高的温度开始转变。但是镍含量又不能太高，这是因为根据Fe-Cr-Ni伪二元合金相图，过高的镍含量（Cr/Ni小于1.75）可能使单一的铁素体凝固模式转变为奥氏体和铁素体的双相凝固模式，造成WM组织偏析，导致金属间化合物析出。同时添加氮元素，氮元素可以在维持相平衡的基础上提高接头的耐蚀性，这是其他合金元素无法替代的。通常只要加入0.1%以上的氮就会明显改善接头的力学性能。氮的添加形式可以是焊材也可以是保护气体。

  双相不锈钢焊接材料已经被美国焊接学会AWS标准化。中国目前关于双相不锈钢焊材的标准基本都是借鉴国外标准。焊材可以是焊条、实心焊丝、药芯焊丝包含熔渣型和金属型。目前有能力研发双相不锈钢焊材的厂商大都在国外。主要有BöHLER、ESAB、LINCOLN、SANDVIK、METRODE，其中BöHLER焊接集团隶属于奥地利最大的工业企业voestalpine（奥钢联）集团，BöHLER焊接集团旗下拥有六大着名焊接品牌：Böhler、T-PUT、UTP、Soudokay、Avesta和Fontargen。国内的焊材生产商也大都是参照国外的标准进行。