金川双相不锈钢焊接4大影响因素

焊接接头中铁素体和奥氏体的平衡关系既受到钢中各元素含量的影响,又受到填充金属、焊接热循环、保护气体的影响。

1.合金中元素的影响

研究发现,母材中含氮是非常重要的。氮在保证焊缝金属和焊后热影响区内形成足够量的奥氏体方面具有重要作用。氮和镍一样是形成奥氏体和扩大奥氏体元素,但是,氮的能力远远大于镍。在高温下,氮稳定奥氏体的能力也比镍大,可防止焊后出现单相铁素体影响腐蚀,并能有效阻止有害金属相的析出。

由于焊接热循环的作用,自熔焊或填充金属成分与母材相同时,焊缝金属的铁素体量急剧增加,甚至出现纯铁素体组织。为了抑制焊缝中铁素体的过量增加,采用奥氏体占优势的焊材（填充金属）是双相不锈钢的焊接趋势。一般采取在焊接材料中提高镍或是加氮这两条途径。通常镍的含量比母材高出2%～4%,例如,2205填充金属的镍含量就高达8%～10%。用含氮的填充材料比只提高镍的填充材料效果更好,两种元素都可以增加奥氏体相的比例并使其稳定,但加氮不仅能延缓金属间相的析出,而且还可提高焊缝金属的强度和耐蚀性能。

目前,填充材料一般都是在提高镍的基础上,再加入与母材含量相当的氮。

对于2205双相不锈钢,钨极氩弧焊选用ER2209焊丝,焊条电弧焊选用E2209焊条是满足对焊接材料要求的。双相不锈钢2205及焊接材料在合金元素上的这些特点,为焊接工艺参数即焊接线能量的选择提供了一定的范围,这对焊接是非常有利的。

2.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内的组织有影响,无论焊缝还是热影响区都会有相变发生,这对焊接接头的性能有很大影响。因此,多层多道焊是有益的,后续焊道对前层焊道有热处理作用,焊缝金属中的铁素体进一步转变为奥氏体,成为以奥氏体占优势的两相组织;毗邻焊缝的热影响区中的奥氏体相也相应增多,且能细化铁素体晶粒,减少碳化物和氮化物从晶内和晶界析出,从而使整个焊接接头的组织和性能显著改善。也正是由于焊接热循环的影响,双相不锈钢焊接时要求与介质接触的焊道应先焊接,这一点与奥氏体不锈钢焊接顺序的要求恰恰相反。

3.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的作用。由于双相不锈钢在高温下是100%的铁素体,若线能量过小,热影响区冷却速度快,奥氏体来不及析出,过量的铁素体就会在室温下过冷保持下来。若线能量过大,冷却速度太慢,尽管可以获得足量的奥氏体,但也会引起热影响区的铁素体晶粒长大以及σ相等有害金属相的析出,造成焊接接头脆化。 为了避免上述情况的发生,最佳的措施是控制焊接线能量和层间温度,并使用以上要求的填充金属。

4.保护气体的影响

钨极氩弧焊时,可在保护性氩气中加入2%氮气,防止焊缝表面因扩散而损失氮,有助于铁素体与奥氏体的平衡，以及保持焊缝的焊后强度。

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