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上海隆繼金屬集團(tuán)有限公司
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雙相不銹鋼2205焊接工藝
2022-9-14 閱讀(733)
奧氏體和鐵素體約占室溫下雙相不銹鋼固溶體的一半(雙相不銹鋼2205鐵素體含量應(yīng)為30%~55%，典型值約45%)，具有兩相組織的特點(diǎn)。它保留了鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)大線膨脹系數(shù)小、耐點(diǎn)蝕間隙和氯化物應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)；它還具有奧氏體不銹鋼韌性好、J脆性轉(zhuǎn)變溫度低、抗晶間腐蝕、機(jī)械性能和焊接性能好的優(yōu)點(diǎn)。
第二代雙相不銹鋼一般稱為標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼，其特點(diǎn)是超低碳含氮，其典型成分為22%Cr+5%Ni+0.17%N（見表1）。與第一代雙相不銹鋼相比，2205進(jìn)一步提高了氮含量，提高了氯離子濃度較高的酸性介質(zhì)的耐應(yīng)力腐蝕性和耐點(diǎn)蝕性。氮是一種強(qiáng)大的奧氏體形成元素，添加到雙相不銹鋼中，不僅提高了鋼的強(qiáng)度，而且不顯著損害了鋼的塑性韌性，而且抑制了碳化物沉淀和延緩相的形成。
性能突出.它具有較高的屈服強(qiáng)度和耐應(yīng)力腐蝕性。雙相不銹鋼的屈服強(qiáng)度是奧氏體不銹鋼的近一倍，在相同的壓力水平下，可以節(jié)省材料。與奧氏體不銹鋼相比，線性熱膨脹系數(shù)低，接近低碳鋼。使雙相不銹鋼與碳鋼的連接更合適，具有重要的工程意義。鍛造和冷沖壓成型不如奧氏體不銹鋼好。雙相不銹鋼2205的機(jī)械性能見表2。
焊接性
雙相不銹鋼2205具有良好的焊接性，焊接冷裂紋和熱裂紋的敏感性較小。熱，焊后不熱處理。由于氮含量高，熱影響區(qū)單相鐵素體化傾向小。當(dāng)焊接材料選擇合理，焊接線能量控制適當(dāng)時(shí)，焊接接頭具有良好的綜合性能。
熱裂紋
熱裂紋比奧氏體不銹鋼敏感得多。這是因?yàn)殒嚭坎桓撸菀仔纬傻腿埸c(diǎn)共晶的雜質(zhì)很少，不容易產(chǎn)生低熔點(diǎn)液膜。此外，晶粒在高溫下沒有急劇生長的危險(xiǎn)。
熱影響區(qū)脆化
雙相不銹鋼焊接的主要問題不在于焊縫，而在于熱影響區(qū)。由于在焊接熱循環(huán)的作用下，熱影響區(qū)處于快冷不平衡狀態(tài)，冷卻后總是保留更多的鐵素體，從而增加了氫裂紋的腐蝕傾向和敏感性。
鐵素體475℃脆化
雙相不銹鋼含有約50%的鐵素體，也有475℃脆性，但不如鐵素體不銹鋼敏感。
焊接冶金
在雙相不銹鋼焊接過程中，在熱循環(huán)的作用下，焊縫金屬和熱影響區(qū)的組織發(fā)生了一系列變化。在高溫下，雙相不銹鋼的所有金相組織都由鐵素體組成，奧氏體在冷卻過程中沉淀。奧氏體沉淀的數(shù)量受到許多因素的影響。
相比例要求
雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性取決于干焊搖頭是否能保持活動(dòng)。.例.因此.焊接是圍繞如何保證其雙相組織進(jìn)行的。當(dāng)鐵素體和奧氏體量接近50%時(shí)，性能更好，接近母材。改變這種比例關(guān)系會(huì)降低雙相不銹鋼焊接接頭的耐腐蝕性和機(jī)械性能(尤其是韌性)。雙相不銹鋼2205鐵素體含量的最佳值為45%。鐵素體含量過低(25%)會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕開裂能力下降；鐵素體含量高(>75%)也會(huì)損害耐腐蝕性，降低沖擊韌性。
比例影響因素
焊接接頭中鐵素體與奧氏體的平衡關(guān)系不僅受鋼中合金元素含量的影響，還受填充金屬的影響﹑焊接熱循環(huán).保護(hù)氣體的影響。
合金元素的影響
根據(jù)研究和大量試驗(yàn)，母材中的氮含量非常重要。氮在保證焊縫金屬和焊后熱影響區(qū)內(nèi)形成足夠的奧氏體方面起著重要作用。氮和鎳一樣，形成和擴(kuò)大奧氏體元素，但氮的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎳。在高溫下，氮穩(wěn)定奧氏體的能力也大于鎳，可以防止焊后單相鐵素體的出現(xiàn)，防止有害金屬相的沉淀。
由于焊接熱循環(huán)的作用，自熔焊或填充與母材相同的金屬成分.焊縫金屬的鐵體量急劇增加.甚至有純鐵素體組織。為了抑制焊縫中鐵素體的過量增加，雙相不銹鋼的焊接趨勢是采用奧氏體焊接金屬。一般來說，焊接材料中有兩種方法可以增加鎳或氮。鎳的含量通常比母材高2%~例如，2205填充金屬的鎳含量高達(dá)8%~10%。含氮填充材料的效果優(yōu)于只提高鎳的填充材料。兩種元素都能增加奧氏體相的比例，使其穩(wěn)定，但氮不僅能延緩金屬間相的沉淀，還能提高焊縫金屬的強(qiáng)度和耐腐蝕性。
雙相不銹鋼2205鋼2205和焊接材料的這些特點(diǎn)為焊接工藝參數(shù)的選擇提供了一定的范圍，即焊接線的能量，這對焊接非常有利。
熱循環(huán)的影響
雙相不銹鋼焊接的最大特點(diǎn)是焊接熱循環(huán)對焊接接頭中的組織有影響，焊縫和熱影響區(qū)都會(huì)發(fā)生變化，對焊接接頭的性能有很大的影響。因此，多層多通道焊接是有益的，后續(xù)焊接通道對前焊接通道有熱處理作用，焊接金屬中的鐵素體進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為奧氏體，成為具有奧氏體優(yōu)勢的兩相組織；相鄰焊縫熱影響區(qū)的奧氏體相也相應(yīng)增加，可以細(xì)化鐵素體顆粒，減少碳化物和氮化物從晶體和晶體邊界的沉淀，從而顯著提高整個(gè)焊接接頭的組織和性能。正是由于焊接熱循環(huán)的影響，雙相不銹鋼焊接需要先焊接與介質(zhì)接觸的焊接通道，這與奧氏體不銹鋼焊接順序的要求相反。
工藝參數(shù)的影響
焊接工藝參數(shù)，即焊接線能量，對雙相組織的平衡也起著關(guān)鍵作用。由于雙相不銹鋼是高溫下*的鐵素體，如果線能過小，熱影響區(qū)冷卻速度快，奧氏體沉淀太晚，過量的鐵素體會(huì)在室溫下保持過冷。如果線能過大，冷卻速度過慢，雖然可以獲得足夠的奧氏體，但也會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)鐵素體晶粒的生長和生長О相等有害金屬相的沉淀導(dǎo)致接頭脆化。為了避免上述情況，好的措施是控制焊接線的能量和層間溫度，并使用填充金屬。
