双相不锈钢TIG焊焊接技术研究

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1、双相不锈钢TIG焊焊接技术研究李旭双相不锈钢TIG焊焊接技术研究主要内容引言双相不锈钢材料的特性双相不锈钢的焊接性焊接冶金对双相不锈钢的影响试验要求和试验方案试验结论双相不锈钢TIG焊焊接技术研究引言引言双相不锈钢是指金相组织由铁素体与奥氏体两种组织构成的不锈钢，该材料兼备了奥氏体不锈钢的优良韧性、良好的加工性、焊接性以及铁素体不锈钢较高的强度和抗耐氯化物腐蚀等性能，因而被广泛用于海洋工程、石油化工、医药、造纸和建筑等行业中。但是，焊接过程中不均匀的加热和冷却将影响双相不锈钢焊接接头中的铁素体与奥氏体相的比例。

2、因而当焊接材料确定后，焊接方法就成为影响双相不锈钢焊接接头性能的主要因素。引言我公司承建的美国康菲公司200万桶FPSO液压系统中，大量应用了UNS31803双相不锈钢管。管子规格从38×3.5mm~130×11mm不等，其中主要的管子规格为38×3.5mm和65×5.5mm。由于管子规格较小，所以我公司主要采用了TIG方法进行焊接。双相不锈钢材料的特性双相不锈钢管材料的特性双相不锈钢材料的特性1、材料成分200万桶FPSO液压系统中，我们选用的双相不锈钢材料的牌号为ASTMA790，UNSNo.S31803，

3、其化学成分：UNS编号C%≤Mn%≤Si%≤P%≤S%≤Ni%Cr%Mo%N%S318030.032.01.0O.O30.024.50~6.5021.0~23.02.50~3.500.08~0.20双相不锈钢材料的特性2、材料性能双相不锈钢在室温下固溶体为铁素体和奥氏体，并兼有两相组织特征。它保留了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀、缝隙及氯化物应力腐蚀的特点；同时，又具有奥氏体不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的优点。在性能上的突出表现是屈服强度高和耐应力腐蚀。双相不锈

4、钢材料的特性ASTMA790-S31803性能参数UNS编号抗拉强度≥MPa屈服强度≥MPa50mm伸长率≥%硬度≤布氏洛氏S310836204502529030.5双相不锈钢材料的焊接性双相不锈钢管材料的焊接性双相不锈钢材料的焊接性双相不锈钢具有良好的焊接性，焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都比较小。通常焊前不需要预热，焊后不热处理。当焊接材料选择合理，焊接线能量控制适当时，焊接接头具有良好的综合性能。1、热裂纹双相不锈钢热裂纹的敏感性比奥氏体不锈钢小得多。这是由于含镍量不高，易形成低溶共晶的杂质极少，不易形成低熔

5、点液膜。另外，晶粒在高温下没有急剧长大的危险。双相不锈钢材料的焊接性2、热影响区脆化双相不锈钢焊接的主要问题不在焊缝，而在热影响区。因为在焊接热循环作用下，热影响区处于快冷非平衡态，冷却后总是保留更多的铁素体，从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹（脆化）的敏感性。3、铁素体475℃脆化双相不锈钢含有50%左右的铁素体，同样也存在475℃脆性，但不如铁素体不锈钢那样敏感。焊接冶金对双相不锈钢的影响焊接冶金对双相不锈钢的影响焊接冶金对双相不锈钢的影响双相不锈钢焊接过程中，在热循环的作用下，焊缝金属和热影响区的组织发生着一系

6、列的变化。在高温下，所有的双相不锈钢的金相组织全部由铁素体组成，奥氏体是在冷却过程中析出的。奥氏体析出多少受诸多因素的影响。焊接接头中铁素体和奥氏体的平衡关系既受到钢中合金元素含量的影响，又受到填充金属、焊接热循环、保护气体的影响。焊接冶金对双相不锈钢的影响1、合金元素的影响大量试验发现，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，并能

7、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。焊接冶金对双相不锈钢的影响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缝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加氮这两条途径。通常选用的焊接材料中镍的含量比母材高出2%~4%。用含氮的焊接材料比只提高镍的填充金属效果更好，这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，而且还可以提高焊缝金属的强度和耐腐蚀性。焊接冶金对双相不锈钢的

8、影响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，后续焊道对前道焊缝有热处理作用。会使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。焊接冶金对双相不锈钢的影响同时，焊接接头的热影响区中的奥氏体相也相应增多。并且能细化铁素体晶粒，减少碳化物和氮