雙相不銹鋼具有良好的焊接性。本文就雙相不銹鋼焊接工藝進(jìn)行了論述，以供同行參考。

一、雙相不銹鋼特性

  雙相不銹鋼在室溫下固溶體中奧氏體和鐵素體約各占半數(shù)（雙相不銹鋼2205鐵素體含量應(yīng)為30%～55%，典型值是45%左右），兼有兩相組織特征，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、縫隙及氯化物應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)；具有奧氏體不銹鋼韌性好、脆性轉(zhuǎn)變溫度較低、抗晶間腐蝕、力學(xué)性能好的優(yōu)點(diǎn)。

  雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度高近1倍，同樣的壓力等級條件下，可以節(jié)約材料。比奧氏體不銹鋼的線性熱膨脹系數(shù)低，與低碳鋼接近。這使得雙相不銹鋼與碳鋼的連接較為合適，具有很好的工程意義。常用的鋼號有Cr18型、Cr23（無M 0）型、Cr22型。

二、雙相不銹鋼的焊接性

  雙相不銹鋼具有良好的焊接性，焊接冷裂紋和熱裂紋的敏感性都較小。通常焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理。由于有較高的氮含量，熱影響區(qū)的單相鐵素體化傾向較小，當(dāng)焊接材料選擇合理，焊接線能量控制適當(dāng)時，焊接接頭具有良好的綜合性能。

三、坡口型式

  不銹鋼熔透性焊縫，外部第一層焊縫采用氬弧焊打底，其余焊層采用手工電弧焊填充蓋面，直流反接。氬弧焊絲直徑為Φ2.0，第二層焊及上部收口焊焊條采用Φ3.2，第三層焊條采用Φ4.0，其余各層焊縫采用焊條均為Φ4.0，（坡口及組對形式見圖）。由于焊接熱循環(huán)的影響，雙相不銹鋼焊接時要求與介質(zhì)接觸的焊道應(yīng)先焊接，這一點(diǎn)與奧氏體不銹鋼焊接順序的要求恰恰相反。

四、工藝特點(diǎn)

（1）焊接時盡量選用小的熱輸入量，即在保證焊接質(zhì)量的前提下采用小的焊接電流和較快的焊接速度。

（2）采用窄縫多道焊，層間溫度小于150℃，施焊過程中焊條不作橫向擺動。

（3）接觸介質(zhì)的焊縫要先焊，使最后一道焊縫移至非接觸介質(zhì)面，這樣利用后道焊縫對先焊焊縫進(jìn)行一次熱處理，使焊縫和熱影響區(qū)的單相鐵素體組織部分轉(zhuǎn)為奧氏體組織。

（4）該焊接技術(shù)方法主要針對雙相不銹鋼區(qū)別于普通鋼材的一些特點(diǎn)，制定了一系列雙相不銹鋼的組對焊接質(zhì)量保障措施，并配備相關(guān)檢測設(shè)備，量化雙相不銹鋼焊口焊接施工中的一些控制指標(biāo)，為保證雙相不銹鋼焊接質(zhì)量尊定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

五、焊接工藝參數(shù)

  焊接工藝通常應(yīng)規(guī)定焊接線能量范圍和最高的層間溫度。線能量為110Kj/cm～215Kj/cm，層間溫度控制在150℃以下。鑒于此，焊接工藝評定采用的焊接工藝參數(shù)見表1。

六、焊接操作要點(diǎn)

  a. 坡口的準(zhǔn)備

 （1）焊件坡口出廠前以加工完成，質(zhì)量必須符合圖紙要求。

 （2）在焊接前使用丙酮對焊口表面150mm～200mm范圍內(nèi)進(jìn)行認(rèn)真清洗，要求目測管口顯現(xiàn)金屬光澤，保證沒有油脂、油漆、氧化鐵、Cu、Sn或其它任何可能影響焊接質(zhì)量的物質(zhì)存在。

  b. 焊口組對

 （1）焊口對接時與母材直接接觸的工具、器具必須保證為不銹鋼材質(zhì)的材料。

 （2）焊口組對采用坡口定位塊來保證組對間隙、坡口定位塊必須采用與母材同材質(zhì)的材料加工，并用丙酮認(rèn)真清洗。

 （3）組對完成后檢查組對間隙，要求保證在規(guī)范的允許范圍內(nèi)，測量工具必須使用不銹鋼材料完成。

  c. 焊接

 （1）焊接操作必須嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝評定后制作的焊接工藝規(guī)程中的各項(xiàng)要求。

 （2）根部焊接推薦使用鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TIG）的方法打底，打底最小高度為5mm。

 （3）所有的內(nèi)部角焊縫應(yīng)使用鎢極惰性氣體保護(hù)焊。

 （4）鎢極惰性氣體保護(hù)焊時，根據(jù)材料厚度，輸入熱量應(yīng)控制在0.8Kj/cm～1.5Kj/cm，層間溫度最大為150℃攝氏度。焊接過程中輸入熱量和層間溫度應(yīng)被監(jiān)測和記錄。對于多層焊縫，填充焊道的電弧能量不得高于打底時的能量。其目的是使頭道焊縫中得到最多的奧氏體組分和鐵素體組分之間的平衡。同時在后續(xù)焊道的再加熱下，盡可能少地二次結(jié)晶或二次奧氏體化。

 （5）應(yīng)避免過多的焊條橫向擺動和過寬的熔化池，以避免過大的電流輸入和形成較高的殘余應(yīng)力。

 （6）鎢極惰性氣體保護(hù)焊的保護(hù)氣是氬氣加2.5%氮?dú)?。背面保護(hù)氣應(yīng)為99.9%的純氬氣。保護(hù)氣應(yīng)確保氧氣和水份的含量不超過5ppm。保護(hù)氣和背面保護(hù)氣的正常流量大致為0.4m 3/h～0.7m 3/h。

 （7）不論使用何種接頭形式，使用鎢電極惰性氣體保護(hù)焊的背面保護(hù)氣是必須的。由于保護(hù)氣的密度比空氣小，保護(hù)氣應(yīng)由底部進(jìn)入，頂部排出。

 （8）在使用氬弧焊時，應(yīng)按照合適的長度和間隔進(jìn)行定位焊。根部焊道不應(yīng)從定位焊點(diǎn)起焊，為了避免由于定位焊點(diǎn)導(dǎo)致根部道出現(xiàn)裂紋，焊工應(yīng)在定位點(diǎn)前中斷根部焊道，在完全打磨掉該定位點(diǎn)后，繼續(xù)根部焊道。

 （9）在定位焊和打底時，使用非銅墊板應(yīng)保證其背面的保護(hù)氬氣被完全保護(hù)起來。

 （10）當(dāng)使用鎢電極惰性氣體保護(hù)焊時，焊炬應(yīng)與工件保持垂直，盡可能的避免空氣混入保護(hù)氣中。

 （11）焊接金屬包括焊絲和電極，應(yīng)在任何時候保持干燥并存放在有蓋的容器內(nèi)。

 （12）內(nèi)件應(yīng)直接焊在覆層上。在焊接內(nèi)件前，受影響的覆層區(qū)域應(yīng)進(jìn)行100%的超聲波探傷，檢查是否存在分層的缺陷。受影響的覆層區(qū)域?yàn)檠貎?nèi)件的輪廓線往外擴(kuò)展100mm，在焊接內(nèi)件之后，受影響的覆層區(qū)域應(yīng)再進(jìn)行100%的起聲波探傷。受影響的覆層區(qū)域內(nèi)分層缺陷是不允許出現(xiàn)的。為了方便在焊基層材料而去除覆層材料的區(qū)域應(yīng)使用硫酸銅溶液檢查，確定沒有不銹鋼殘存在表面上。在焊接前，硫酸銅溶液應(yīng)被完全清除。

 （13）根據(jù)焊工施焊前復(fù)查焊口組對的各項(xiàng)指標(biāo)，確認(rèn)符合焊接工藝規(guī)程要求的才能轉(zhuǎn)入下道工序。

 （14）焊接地線采用不銹鋼材料制成的卡具與母材接觸，保證卡具與母材緊密接觸，以避免電弧傷害母材。

 （15）點(diǎn)固定塊時，TIG焊槍應(yīng)朝向定位塊一次打磨掉。

 （16）禁止對外觀檢查中發(fā)現(xiàn)的焊接缺陷使用不填絲TIG焊處理。

 （17）焊縫在測量層尖溫度低于400℃時可以采用強(qiáng)制水冷的手段進(jìn)行降溫，但在下一層施焊前必須保證焊道表面的干燥，在使用GTAW進(jìn)行根焊和熱焊時禁止使用強(qiáng)制冷卻的方法。

 （18）焊接過程中使用的熱輸入量必須控制在1.0Kj/cm～1.5Kj/cm之間，因而焊工必須針對自己所使用的焊接電流電壓來控制自己的焊接速度在規(guī)定范圍之內(nèi)。

 （19）焊后使用F-2A鐵素體儀進(jìn)行鐵素體含量檢測，要求焊縫金屬鐵素體含量為30%～60%，熱影響區(qū)鐵素體含量為30%～70%，按照記錄表嚴(yán)格要求在焊縫、熱影響區(qū)及熔合線各測量6點(diǎn)，作詳細(xì)記錄。

 （20）焊口焊接結(jié)束后，使用白塑料布和交代對焊縫進(jìn)行包裹保護(hù)，防止灰塵及雨水污染。

 （21）焊接過程中記錄使用的參數(shù)，并計(jì)算焊接線能量。

       焊接線能量=U×I/1000V

       式中，U——電壓（V）；

       I——電流（A）；

       V——焊接速度（mm/s）。

  d. 清洗

  （1）焊接后，按照不銹鋼的清洗方法清洗焊縫。對于能夠清洗的所有與介質(zhì)接觸的焊縫表面，在焊接之后都應(yīng)該使用酸洗膏或其他經(jīng)過驗(yàn)證的酸洗劑浸泡最少20分鐘，然后用水清洗掉酸洗膏或酸洗劑。在這個過程中，應(yīng)該清除所有的氧化物、銹蝕、氯化膜和現(xiàn)表面污垢，換熱管的焊縫不進(jìn)行酸洗。

  （2）當(dāng)接觸介質(zhì)的焊縫表面不能清洗時，如接管的對焊縫，必須使用吹掃氣體最大限度地清除保護(hù)焊縫背面用氣體，吹掃氣體中氧氣和水份的含量不超過25ppm，以保證在不去除氧化物的前提下焊縫的最大抗汽蝕性。

  e. 焊縫檢驗(yàn)

   微觀斷面檢查和鐵素體成分測定，焊縫隙、熱影響區(qū)和母材斷面進(jìn)行的檢驗(yàn)和測定。這個斷面應(yīng)采用微觀檢查，應(yīng)顯示一個平衡的結(jié)構(gòu)，沒有有害的晶粒邊界沉淀或兩相物存在。采用鐵素體測量儀測定鐵素體成分應(yīng)控制在30%～60%范圍內(nèi)。