S32304雙相不銹鋼綜合了鐵素體和奧氏體有益的性能，其焊接工藝與常規(guī)不銹鋼材料的焊接有所不同，通過改進(jìn)坡口形式，采用不對(duì)稱X型坡口，盡可能采用小的焊接電流和較快的焊接速度。為了減少并防止焊縫和熱影響區(qū)生成單相或數(shù)量較多的鐵素體組織和晶粒粗大，采用窄焊縫薄層焊，控制層問溫度小于100℃，有效減少了熱量輸入，解決了雙相不銹鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接的難題，確保雙向不銹鋼在施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境情況下進(jìn)行焊接，獲得優(yōu)異的耐腐蝕性能和機(jī)械性能。

 雙相不銹鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接技術(shù)主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼對(duì)局部腐蝕方面的抗力不足，如縫隙腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等，其中由于應(yīng)力腐蝕所引起的斷裂具有極大的危害性。雙相不銹鋼作為近年來研發(fā)的新型鋼種，通過正確控制各合金元素比例和熱處理工藝使其固溶組織有40%~50%鐵素體和50%~60%奧氏體，從而綜合了兩者的各項(xiàng)優(yōu)異性能，因此雙相不銹鋼同時(shí)具有高強(qiáng)度與高韌性以及優(yōu)良的焊接性與耐氯化物應(yīng)力腐蝕性。目前雙相不銹鋼大量用于紙漿和造紙業(yè)、石油化工、苛性堿溶液、有機(jī)酸(抗SCC)、食品工業(yè)、壓力容器（減輕重量）、采礦業(yè)（磨蝕，腐蝕）等行業(yè)中。為保證施工現(xiàn)場(chǎng)雙相鋼的焊接質(zhì)量，在此對(duì)雙相鋼的現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝進(jìn)行探素和研究。

一、工藝試驗(yàn)材料特性

  試驗(yàn)用S32304雙相不銹鋼為芬蘭制造，固溶處理溫度約1000℃，組織內(nèi)鐵素體與奧氏體含量之比約為4:6，它兼有奧氏體和鐵素體各項(xiàng)優(yōu)異性能，在抗氯離子及硫化物應(yīng)力腐蝕方面有優(yōu)良的抵抗能力；同時(shí)具備較高的機(jī)械強(qiáng)度，性價(jià)比較高，能夠代替304L和316L常用奧氏體不銹鋼回，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為UNS S32304。

 目前雙相不銹鋼大量用于紙漿和造紙、石油化工、苛性堿溶液、有機(jī)酸（抗SCC）、食品工業(yè)、壓力容器（減輕重量）、采礦（磨蝕，腐蝕）等行業(yè)中。

二、焊接工藝試驗(yàn)

 1. 焊接性能

  現(xiàn)場(chǎng)焊接設(shè)備質(zhì)量由焊接工藝評(píng)定參數(shù)決定，焊接工藝的確定要通過多次進(jìn)行試件焊接、檢驗(yàn)試驗(yàn)來確定。焊接過程中焊縫冷卻速度受材料厚度、層間溫度、焊接熱源以及預(yù)熱直接影響，而冷卻速度決定了焊縫和焊接熱影響區(qū)的組織和性能。焊后熱處理對(duì)層間溫度沒有限制要求，一般而言雙相鋼焊接時(shí)不需要預(yù)熱，為避免脆化溫度帶對(duì)焊件質(zhì)量造成影響，因此焊后有必要加快冷卻速度。進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)、焊接接頭拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)等研究。

 2. 焊接工藝確定

  a. 試驗(yàn)用芬蘭提供的14mm厚板。預(yù)定焊接工藝為：GTAW打底，SMAW蓋面，V型帶鈍邊的焊接工藝試驗(yàn)。通過對(duì)兩組試件按該預(yù)制焊接工藝焊接后，進(jìn)行無損探傷檢測(cè)發(fā)現(xiàn)存在未焊透、夾鎢等現(xiàn)象，質(zhì)量不合格。

  b. 在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，與技術(shù)人員、焊接作業(yè)人員一起分析焊接缺陷，決定改進(jìn)焊接方式和坡口型式，采用焊條電弧焊，將V型帶鈍邊坡口改為不對(duì)稱X型坡口型式。

  c. 焊材選擇原則為等強(qiáng)匹配，由安德里茲提供的，焊條選用為E2209-16，其化學(xué)成分如表所示。

  d. 試驗(yàn)用設(shè)備為WS-500型逆變焊機(jī)。

 3. 焊接工藝參數(shù)

  改進(jìn)后的SMAW焊接工藝參數(shù)如表所示。

 4. 坡口加工型式和試件組對(duì)要求

  不對(duì)稱X型坡口和試板組對(duì)要求如圖所示。

 5. 過程控制

  a. 試件加工完成后，按坡口加工圖檢查加工件，尺寸、坡口角度應(yīng)與圖要求一致，單面坡口控制在約30°，并將焊接坡口兩側(cè)20 mm內(nèi)打磨掉外表氧化皮、油污等雜物，露出金屬光澤，試板對(duì)接間隙要求控制在2~4 mm以內(nèi)，試件組對(duì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制間隙，間隙過小會(huì)致根部產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象，間隙過大會(huì)增加焊接難度。根部定位焊縫的工藝應(yīng)與正式焊接時(shí)相同，定位焊完成后，要仔細(xì)檢查定位焊縫，如發(fā)現(xiàn)有氣孔等缺陷，及時(shí)用角磨機(jī)磨除，重新點(diǎn)焊。

  b. 焊條在使用前經(jīng)320℃~350℃烘焙2h后100℃~120℃保溫待用。

  c. 采用多層焊，背面兩道電弧焊接，正面打底焊、背面兩道電弧焊接接和一道蓋面焊接，盡量采用較小的焊接電流和較快的焊接速度，采用窄焊縫薄層焊，層間溫度小于100℃，施焊過程中焊條不作橫向擺動(dòng)。

三、試驗(yàn)結(jié)果

 1. 焊縫外觀質(zhì)量

  焊縫正面寬度17.6~192 mm，寬窄差1.6 mm，正面高度1.5~2.1 mm，正面高度差0.6 mm;焊縫背面寬度12.5~13.95 mm，寬窄差1.45 mm，背面焊縫高度均為1.2~1.6 mm，焊縫高低差0.4 mm。正面和背面焊縫無外觀缺陷，焊縫外觀檢查結(jié)果合格。焊接接頭采用射線探傷，按JB4730標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定為合格。

 2. 力學(xué)性能試驗(yàn)

  通過試驗(yàn)，檢測(cè)鐵素體含量均達(dá)到40%，機(jī)械性能試驗(yàn)全部合格，力學(xué)性能試驗(yàn)：拉伸、彎曲、沖擊試驗(yàn)均合格，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告分別如表白表所示。

四、工藝試驗(yàn)分析及總結(jié)

 1. 焊接試驗(yàn)工藝分析

   a. 雙相不銹鋼焊接工藝不同于常規(guī)不銹鋼材料的焊接，在試驗(yàn)過程中，按GBrr985.1-2008推薦坡口規(guī)范采用帶鈍邊的V型坡口，焊接試件經(jīng)無損探傷發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生缺陷，不合格。通過調(diào)整坡口形式，采用不對(duì)稱X型坡口，既減少熔敷金屬量，又有效減少了熱量輸入，并利用后續(xù)焊道對(duì)前層焊道的熱處理作用提高焊接質(zhì)量。

   b. 對(duì)試件進(jìn)行焊接時(shí)，如果焊接線能量過小，會(huì)導(dǎo)致焊縫熱輸入的不足，使焊縫冷卻速度過快，高溫鐵素體生成量降低，焊接熱影響區(qū)相位平衡因此而破壞，導(dǎo)致雙相鋼接頭的耐蝕性能及韌性下降。

   c. 焊接線能量過大，易導(dǎo)致熔池面積擴(kuò)大，產(chǎn)生過多的飛濺和煙霧，焊件變形量增大，同時(shí)由于冷卻速度過慢易生成低熔點(diǎn)共晶相，致使雙相鋼接頭的耐蝕性及韌性下降。

   d. 雙相鋼焊接應(yīng)控制層間溫度在100 ℃以下，最高不超過150℃。

   e. 選擇合適尺寸的焊條，其直徑不宜過大，避免焊接過程中搖晃，以保證電弧沿直線穩(wěn)定而快速地移動(dòng)。

 2. 工藝應(yīng)用總結(jié)

  某公司將該工藝運(yùn)用于某國(guó)外制漿項(xiàng)目芬蘭提供的S32304雙相不銹鋼制蒸煮器、漿塔類設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)焊接施工中，所確落婚張剝妾—次合滟滑虢筮到99%。根據(jù)實(shí)踐，在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能采用較快的焊接速度和較小的焊接電流；為盡量避免焊縫和熱影響區(qū)生成單相或較多的鐵素體組織和晶粒粗大，采用窄焊縫薄層焊，層間溫度小于100℃，施焊過程中焊條不允許作橫向擺動(dòng)。按照小電流多道焊工藝，實(shí)現(xiàn)其優(yōu)異的機(jī)械性能和耐腐蝕性能。

五、結(jié)論

 雙相不銹鋼焊接現(xiàn)場(chǎng)焊接技術(shù)的使用，解決了雙相不銹鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接的難題，可以促進(jìn)雙相不銹鋼在工程上的大量使用。雙相不銹鋼除具有很強(qiáng)的各類抗腐蝕性能之外，還具有很好的強(qiáng)度和韌性，在我國(guó)的石油、化工、造紙等行業(yè)應(yīng)用較多，是改善傳統(tǒng)不銹鋼的有效途徑。雙相不銹鋼焊接工藝研究結(jié)果為雙相不銹鋼在施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境情況下焊接工藝的制訂奠定了基礎(chǔ)。