双相不锈钢的焊接性分析
昆明冶研新材料股份有限公司潘喜顺
摘要随着我国科技技术的发展与更新，新材料不断涌现。双相不锈钢在工业生产中具有重要地位，本文主要从双相不锈钢的性能特点、用途及焊接性等方面展开分析与比较。并将双相不锈钢（SAF2205）在我公司仪表阀门及重要管道上的焊接实例为题材分析和总结双相不锈钢的焊接工艺。
关键词双相不锈钢焊接性用途
引言
所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%-28%，Ni含量在3%-10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
1 双相不锈钢的优势及应用
1.1 与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：
（1）屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少
30-50%，有利于降低成本。
表1 部分双相不锈钢的牌号及化学成分(质量分数％）
钢号国别 C Cr Ni Mo Mn Si 其他
第1代
3RE60 瑞典0.03 18.5 4.9 2.7 ≤2.0 ——Uranus50 芬兰0.04 21.5 6.5 1.5 ——
Cu:1.0
-2.0
第2代
SAF2205 瑞典0.03 22.0 5.5 3.0 ≤2.0 ≤0.8 —
DP-3 日本0.03 25.0 6.5 3.5 W:0.4 -
Cu:0.20
-0.80 08X21H6M2T
俄罗
斯
≤0.08 21.0 7.5 2.0 ——
Ti:0.2-0
.4
0Cr21Ni5Ti 中国0.06 22.0 5.8 - ≤0.8 ≤0.8 Ti:5
第3代
SAF2507 瑞典0.03 25.5 7.0 4.5 ——Cu:0.50 DP-3W 日本0.03 25.0 7.6 3.0 W:0.4 —Cu:0.80 0Cr26Ni5Mo3 中国≤0.08 26.5 5.0 3.0 ≤1.5 ≤1.0 —
（2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。
（3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性，在一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。
（4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。
（5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。
(6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，爆炸等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。
1.2. 与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下
（1）综合力学性尤其是塑韧性，不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。
（2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。（3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。
（4）焊接性能也远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。
（5）应用范围较铁素体不锈钢宽。
1.3 我国双相不锈钢的应用
双相不锈钢是根据石油化工中强酸强碱造成的局部点蚀、应力腐蚀以及孔穴式腐蚀现象，一般不锈钢难以胜任的容器、管道以及零部件等而研制的，但由于双相不锈钢除具有很强的各类抗腐蚀性能之外，还具有很好的强度和韧性，为此，在一般民用工程和能源交通方面也逐步得到越来越多的应用，如桥梁、飞机、船舶、汽车以及沿海城市和化工区的装饰建筑等。在石油化工和天然气工业等得到了广泛的应用。
2 双相不锈钢的特性
2.1 双相不锈钢的分类
第一类属低合金型，代表牌号UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），钢中不含钼，PREN值为24-25，在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用。
第二类属中合金型，代表牌号是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN 值为32-33，其耐蚀性能介于AISI 316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间。
第三类属高合金型，一般含25%Cr，还含有钼和氮，有的还含有铜和钨，标准牌号UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值为38-39，这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢。
第四类属超级双相不锈钢型，含高钼和氮，标准牌号UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,有的也含钨和铜,PREN值大于40,可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐蚀与力学综合性能，可与超级奥氏体不锈钢相媲美。
2.2 双相不锈钢的基本特点
2.2.1 概念解析
双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称DSS），指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。
2.2.2 诞生和发展
双相不锈钢从20世纪40年代在美国诞生以来，已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达400-550MPa，是普通不锈钢的2倍，因此可以节约用材，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈
钢媲美。
由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类。
2.2.3 双相不锈钢的化学性分析
（1）常用双相不锈钢理化性能指标比较
钢号C≤Mn≤
Si
≤S≤P≤
Cr
≤
Ni Mo
Cu
≤
N
S32750（SAF2 507）
00Cr25 Ni7Mo4 N 0.03 1.20 0.8
0.02
0.0
35
24.
0/2
6.0
6.0
/8.
3.
0/
5.
0.5
0.2
4/0
.32
S31803 (SAF22
05) 00Cr22 Ni5Mo30.03 2.00 1.0
0.02
0.0
30
21.
0/2
3.0
4.5
0/6
.50
2.
50
/3
.5
0.0
8/0
.20
N
S31500 (3RE60 )
00Cr18 Ni5Mo3 Siz 0.03
1.2/
2.00
1.4
/2.
00
0.03
0.0
30
18.
0/1
9.0
4.2
5/5
.25
2.
50
/3
.0
0.0
5/0
.10
（2）机械性能比较
项目钢号σb(
Mpa)
≥
σs(
Mpa
≥)
δ%
≥
硬度
布氏洛氏
S32750（SAF2507）
00Cr25Ni7Mo4N
800 550 15 310 32
S31803.(SAF2205)
00Cr22Ni5Mo3N
620 450 25 290 30.5
S31500(3RE60)
00Cr18Ni5Mo3Siz
630 440 30 290 30.5
2.2.4 双相不锈钢性能的热处理影响因素
（1）合金元素和冷却速度
实验和理论计算表明：临界区加热后获得双相组织所需的临界冷却速率与钢中锰含量具有一定关系。其根钢中存在的合金元素，就可估算获得双相
组织所需要的临界冷却速率，为热处理双相钢生产时，选择适当的冷却方法提供依据。
当钢的化学成分一定时，应在保证获得双相组织的前提下，尽可能采用较低的冷却速度，使铁素体中的碳有充分的时间扩散到奥氏体中，从而降低双相钢的屈服强度，提高双相钢的延性。如果钢中合金元素含量较4，临界冷却速度过高，冷却后铁素体中含有较高的固溶碳，不利于获得优良性能的双相钢，这时应改变钢的化学成分，增加钢中的合金元素含量，从而降低临界冷却速度，或者在双相钢的生产工艺中，加入补充回火工序，降低铁素体中的固溶碳，改善双相钢的性能。如果钢中含有强的碳化物形成元素，当估算临界冷却速率时，应考虑到这些元素对临界区加热时所形的奥氏体淬透性和有利影响，V和Ti的碳化物粒子可以通过相界面的钉扎作用提高奥氏体的淬透性，降低临界冷却速度.
（2）两阶段冷却工艺
当钢中合金元素含量较低时，冷却速度较慢会得到铁素体加珠光体组织；冷却速度较快时，则铁素体中保留固溶碳较高，不利于降低屈服强度和提高延性。采用两阶段冷却可以改善双相钢的性能，即从临界区加热温度缓冷到某一温度，然后快冷。缓冷可以使铁素体中的碳向未转变的奥氏体富聚。而快冷则可以避免未转变的奥氏体等温分解，保证获得所需的双相组织和性能。例如0.08%C-1.4%Mn钢，从800℃;加热到水冷的力学性能为：σ0.2=365PMa，σb=700MPa，σ0.2/σb=0.52，eu=18%，et=21%。如采用两阶段冷却工艺，即在800℃;加热后，空冷到600℃;，然后水冷，其性能为：σ0.2=280MPa，σb=600MPa，σ0.2/σb=0.47，eu=21%，et=29%。两阶段冷
却使双相钢的屈服强度降低，延性提高。
（3）双相钢板热轧后盘卷温度的影响
对于一个给定成分的钢，临界区加热时奥氏体的淬透性可以通过钢板热轧后高温卷来修正。高温盘卷可使碳、锰等合金元素在第二组（珠光体或贝氏体）中明显富集。有利提高随后临界区处理时双相钢的综合性能。以0.049%C-1.99%Mn-0.028%Al-0.0019%N钢的试验结果为例，采用两种工艺过程：一种为普通扎制工艺，终轧温度900℃;→油冷到600℃;盘卷→吹风冷到室温→冷轧70%→连续退火。两种盘卷工艺的碳和锰分布的分析结果可见高温盘卷可使碳和锰在第二相中明显富集，而普通的轧制工艺锰基本无富集趋势。
用高温盘卷以修正合金含量较低的钢在随后临界区处理时的淬透性，并降低热处理双相钢的屈服强度，提高其延性的技术，已在有关工厂用于热处理双相钢的生产，所得到的热处理双相钢板综合性能良好，板材各部位的性能均匀，纵向、横向性能一致。例如对0.09%C-0.44Si-1.54%Mn-0.023%Al 钢。
3 2205双相不锈钢的主要性能特点
（1）含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60°C以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂，在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向，而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。（2）含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）时，双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位
相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI 316L相当。含25%Cr 的，尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI 316L。
（3）具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下，适用于制作泵、阀等动力设备。
（4）综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。固溶态的延伸率达到25%，韧性值AK（V型槽口）在100J 以上。
（5）可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。
（6）含低铬（18%Cr）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，可不经过锻造，直接轧制开坯生产钢板。含高铬（25%Cr）的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难，可以生产板、管和丝等产品。（7）冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大，在管、板承受变形初期，需施加较大应力才能变形。
（8）与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小，适合用作设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯，换热效率比奥氏体不锈钢高。
（9）仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜用在高于300°C的工作条件。双相不锈钢中含铬量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。
4 2205双相不锈钢的焊接性分析
4.1 焊接特性
双相不锈钢具有良好的焊接性能，与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比，它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区，由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低，也不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感。
双相不锈钢由于其特殊的优点，广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域，近年来也被研究用于桥梁承重结构领域，具有很好的发展前景。
4.2 2205双相不锈钢的焊接特点
2205双相不锈钢在正常固溶处理(1020℃～1100℃加热并水冷)后,钢中含有大约50%～60%奥氏体和50%～40%铁素体组织。随着加热温度的提高，两相比例变化并不明显。2507双相不锈钢具有良好的低温冲击韧性，如20mm 厚的板材横向试样在-80℃时冲击吸收功可达100J以上。在大多数介质中其耐均匀腐蚀性能和耐点腐蚀性能均较好，但要注意，该类钢在低于950℃热处理时，由于σ相的析出，其耐应力腐蚀性能将显著变坏。由于该钢Cr当量与Ni当量比值适当，在高温加热后仍保留有较大量的一次奥氏体组织,又可使二次奥氏体在冷却过程中生成,结果钢中奥氏体相总量不低于30%～40%因而使钢具有良好的耐晶间腐蚀性能。
在焊接这种钢时裂纹倾向很低，不须预热和焊后热处理。由于母材中含有较高的N，焊接近缝区不会形成单相铁素体区，奥氏体含量一般不低于30%。适用的焊接方法有钨极氩弧焊和焊条电弧焊等，一般为了防止近缝区晶粒粗化，施焊时，应尽量使用低的线能量焊接。
4.3 双相不锈钢的焊接要求和局限性
（1）需要对相比例进行控制，最合适的比例是铁素体相和奥氏体相约各占
一半，其中某一相的数量最多不能超过65%，这样才能保证有最佳的综合性能。如果两相比例失调，例如铁素体相数量过多，很容易在焊接HAZ形成单相铁素体，在某些介质中对应力腐蚀破裂敏感。
（2）需要掌握双相不锈钢的组织转变规律，熟悉每一个钢种的TTT和CCT 转变曲线，这是正确指导制定双相不锈钢热处理，热成型等工艺的关键，双相不锈钢脆性相的析出要比奥氏体不锈钢敏感的多。
（3）双相不锈钢的连续使用温度范围为-50～250℃，下限取决于钢的脆性转变温度，上限受到475℃脆性的限制，上限温度不能超过300℃。
（4）双相不锈钢固溶处理后需要快冷，缓慢冷却会引起脆性相的析出，从而导致钢的韧性，特别是耐局部腐蚀性能的下降。
（5）高铬钼双相不锈钢的热加工与热成型的下限温度不能低于950℃，超级双相不锈钢不能低于980℃低铬钼双相不锈钢不能低于900℃，避免因脆性相的析出在加工过程造成表面裂纹
（6）不能使用奥氏体不锈钢常用的650-800℃的消除应力处理，一般采用固溶退火处理。对于在低合金钢的表面堆焊双相不锈钢后，需要进行600-650℃整体消应处理时，必须考虑到因脆性相的析出所带来的韧性和耐腐蚀性，尤其是耐局部腐蚀性能的下降问题，尽可能缩短在这一温度范围内的加热时间。低合金钢和双相不锈钢复合板的热处理问题也要同此考虑。
（7）需要熟悉了解双相不锈钢的焊接规律，不能全部套用奥氏体不锈钢的焊接，双相不锈钢的设备能否安全使用与正确掌握钢的焊接工艺有很大关系，一些设备的失效往往与焊接有关。关键在于线能量和层间温度的控制，正确选择焊接材料也很重要。焊接接头（焊缝金属和焊接HAZ）的两相比例，
尤其是焊接HAZ维持必要的奥氏体数量，这对保证焊接接头具有与母材同等的性能很重要。
（8）在不同的腐蚀环境中选用双相不锈钢时，要注意钢的耐腐蚀性总是相对的，尽管双相不锈钢有较好的耐局部腐蚀性能，就某一个双相不锈钢而言，他也是有一个适用的介质条件范围，包括温度、压力、介质浓度、pH值等，需要慎重加以选择。从文献和手册中获取的数据很多是实验室的腐蚀试验结果，往往与工程的实际条件有差距，因此在选材时需要注意，必要时需要进行在实际介质中的腐蚀试验或是现场条件下的挂片试验，甚至模拟装置的试验。
4.5 焊接中可能存在的问题
（1）SAF2205双相钢的δ相脆化
在Fe-Cr二元合金中，δ相中含Cr约为25%，形成温度为520-820℃，有很多合金元素可置换δ相中的Fe和Cr原子，从而使δ相生成于稳定的温度区间和几率增大。δ相析出主要在相中进行，如果δ相含有较多的Mo时，即可提高δ稳定存在温度区，又能加速δ相的析出过程。高铬双相不锈钢容易产生δ相脆化现象。
表3-1 双相不锈钢固溶处理及σ相和475.C脆性的温度范围
内容
2205双相钢及
2507等超级双相钢
00Cr25Ni7Mo3CuN等
固溶处理温度/。C 1040 1025-1100 在空气中加热
起皮温度/。C
1000 1000
δ相形成温度/。C 600-1000 600-1000
475.C脆化温度/。C 300-525 300-525
（2）焊接接头的氢脆和氢致裂纹
双相不锈钢凝固结晶为单相铁素体，但是一般的拘束条件下，焊缝金属的热裂纹很小。当δ/γ适当时，冷裂纹敏感性也较低，但双相不锈钢中毕竟含有较高的δ相，当拘束度较大及焊缝金属含氢量较高时，还存在氢致裂纹的危险。通过对模拟焊接热影响区的试棒研究了双相不锈钢的氢脆与显微组织之间的关系，并采用断裂应变评定了氢脆敏感性，结果表明氢脆主要发生于δ相，而且氢脆的敏感性随峰值温度的升高而增加。
（3）焊接接头的应力腐蚀开裂
从双相不锈钢应力与断裂时间的延迟破坏之间的关系可知，母材的临界应力达到破坏应力的90%，氢脆应力腐蚀开裂的敏感性很低，焊缝金属的临界应力为破坏应力的70%，相当于δ0.2的95%，由于焊缝周围的残余应力可以超过δ0.2，因此焊接接头容易产生腐蚀开裂。
（4）焊接接头的点蚀
由于冷却速度对点蚀点位的影响较为显著，因此，同样的含N量在冷却速度不同的条件下点蚀电位相差很大。由此可见，含N量较低的双相不锈钢的点蚀电位对冷却速度很敏感，在焊接含N量较低的双相不锈钢时对冷却速度的控制要求更严。
5 2205双相不锈钢的焊接工艺
为了取得良好的焊接质量, 焊接人员应掌握双相钢的焊接特点和注意事项,另外从腐蚀的角度来看, 焊接接头总是不锈钢结构的最薄弱环节,实
际上管道最终的耐蚀水平是由焊工决定的,为了尽可能的取得良好的结果,焊接操作过程应当遵守一些基本规则。
5.1 焊接准备
5.1.1 焊机的准备
采用美国米勒公司的（Syncrowave250）钨极氩弧焊机。焊接不锈钢时采用（GTAW）焊直流正接（DCEN），电极为负极，工件为正极。电极采用￠2.4mm2%钍钨极（AWS 5.12规范EWTh-2类别）通过将电极（钨棒）磨成顶角为25～30°来控制电弧。
5.1.2 工艺制作
等离子和激光切割双相不锈钢采用与奥氏体不锈钢同样的加工方法，用等离子切割设备进行常规加工。坡口加工双相不锈钢的接头设计必须有助于完全焊透，并避免在凝固的焊缝金属中存在未熔合的母材。坡口最好切削加工而不采用等离子切割和砂轮打磨。
5.1.3 焊前清理
焊前工件坡口两边100mm范围内用丙酮或酒精等清理干净。
5.1.4 焊材的选择
对于焊条电弧焊，根据耐腐蚀性，接头韧性的要求即焊接位置，可选用酸性或碱性焊条。采用酸性焊条时，脱渣优良，焊缝光滑，接头成形美观，但是焊缝金属的冲击韧性较低，于此同时，为了防止焊接气孔及焊接氢致裂纹需严格控制焊条中的含氢量。当要求焊缝金属具有较高的冲击韧度，并需进行全位置焊接时，应采用碱性焊条。另外，在根部封底焊时，通常采用碱性焊条，当对焊缝金属的耐腐蚀性能有特殊要求时，还应采用双相不锈钢成
分的碱性焊条。对于实芯气体保护焊焊丝，在保证焊接金属具有良好的耐腐蚀性与力学性能的同时，还应注意其焊接工艺性能。对于药芯焊丝，当要求焊缝光滑，接头成形美观时，可采用金红石型或钛-钙型药芯焊丝。当要求较高的冲击韧度或在较大的拘束条件下焊接时，宜采用碱度较高的药芯焊丝。对于埋弧焊焊丝，宜采用直径较小的焊丝，实现中小焊接规范下的多层多道焊，以防止焊接热影响区的脆化，与此同时，应采用配套的碱性焊剂，以防止焊接氢致裂纹。焊接材料要选用比母材含镍量高的双相钢焊材, 确保焊缝中奥氏体相占优势,焊缝铁素体含量控制在30%～45%为宜。
氩弧焊采用ER2209双相焊丝
ER2209双相焊丝熔敷金属化学成分(%)
化
学成
分
C Si Mn Cr Ni Mo N
保证值
0.
01
0.
41
1.
7
23
.4
8.
9
3.
2
0.
15
铁素体含量 50FN WRC-92
ER2209双相焊丝熔敷金属力学性能
性能典型值最小值
屈服强度550N/mm2 450N/mm2 抗拉强度770N/mm2 550N/mm2 延伸率30% 20%
手工电弧焊采用E2209双相不锈钢焊条，盖焊条的主要说明是：JQ.S2215是碱型药皮的超低碳双相不锈钢焊条，熔敷金属中含有40%-50%的铁素体，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，特别是具有可靠的耐氯化物腐蚀性能和高的耐点蚀性能。采用直流反接,可全位置焊接。
ER2209双相焊丝熔敷金属化学成分(%)
化学
成分
C Mn Si S P Cu Ni Mo Cr N
保证值≤
0.04
0.50
~2.0
≤
0.90
≤
0.03
≤
0.04
≤
0.75
8.5
~10.5
2.5
~3.5
21.5
~23.5
0.08
~0.20 ER2209双相焊丝熔敷金属力学性能
试验项目拉伸(MPa) 延伸率A(%) 保证值≥690≥20
5.2 焊接工艺
焊接工艺的制定应根据母材与焊材的可焊性来选择适当的焊接工艺规范。对于双相不锈钢来说，用（GTAW）焊接，通常使用填充金属为镍合金元素含量稍高的金属填充。定位焊时，背面应采用气体保护，每处长度不小于是15mm，电源极性采用直流正极（DCEN），第一层使用单道焊，二至七层采用多道焊，层间温度限于150℃以下范围内，以使后续焊道的热影响区有足够时间冷却。
5.2.1 层间温度
双相不锈钢能够承受相对高的热输入，焊缝金属凝固后的双相组织的抗
裂性优于奥氏体不锈钢焊缝金属。控制层间温度主要目的是为了防止450～850℃停留时间太长，可能会产生晶间腐蚀和热影响区的问题。所以层间温度限于150℃以下可被面产生晶间腐蚀和提高热影响区的耐腐蚀性和韧性。
5.2.2 气体保护最常用的惰性气体，有为纯度99.95％或更高的干澡氩气实施保护。当进行管道封底焊时，应采用Ar+2%N2或Ar+5%N2保护气体，同时还应采用纯Ar或高纯N进行焊缝背面保护，以防止根部焊道的铁素体化。熔化极气体保护焊的特点时较高的熔敷效率，即可采用较灵活的半自动焊，也可实现自动焊。
焊接时应在起弧前几秒钟启动气体，灭弧后再保持几秒，保持时间最好足够使焊缝和热影响区冷却到双相不锈钢氧化温度范围以下。在电极的有效工作范围内，焊缝背部使用气体扩散网（小孔气筛）气体流速为12～18L/min 的纯氩保护。当进行管道封底焊时，应采用Ar+2%N2或Ar+5%N2保护气体，同时还应采用纯Ar或高纯N进行焊缝背面保护，以防止根部焊道的铁素体化。熔化极气体保护焊的特点时较高的熔敷效率，即可采用较灵活的半自动焊，也可实现自动焊。
5.3 2205双相不锈钢的焊接操作
根据工艺要求，用（GTAW）焊接，正背面均采用99.99％Ar气作保护，焊缝定位焊，在对接处一侧引弧，在把电弧拉至始焊部位，焊枪横向摆动，待金属熔化时连续填丝进行焊接。定位焊长度应不小于是15mm，在焊接填充根部第一道焊时将填充金属的起点和终点修磨成平滑过渡的倾斜角度。焊枪采用从右向左焊，焊炬角度与工件成60～800夹角，焊丝与工件给进夹角为150～250。
第一道焊时钨棒伸出气套一般为5～7mm左右电弧较集中，根部易熔合焊透。
焊接第二至七层应采用多道焊，尽量减少坡口焊道内的红热温度停留时间，层间温度控制在80～150℃以内，直至坡口填满。
材料表面的弧击和起弧, 是一个瞬间的高温过程, 冷却速度很快,表面显微组织中铁素体含量很高, 这种组织对裂纹和腐蚀很敏感, 应尽力避免, 如果产生必须用细砂轮打磨去除。现场焊接过程中材料的保护非常重要, 应避免碳钢、铜、低熔点金属或其它杂质对不锈钢的污染, 可能情况下, 不锈钢和碳钢管应分开存放和焊接。焊接和切割过程中应采取措施防止飞溅、弧击、渗碳、局部过热等。
5.4 焊后热处理
双相不锈钢不需要进行热处理。否则会使双相不锈钢析出间相或脆性相，降低韧性和耐蚀性。
5.5 检验
①焊后焊缝外观检查：用肉眼或数倍放大镜观察接头表面，焊缝表面未存在未焊透、未熔合、表面气孔、焊瘤等缺陷。②无损检测：X射线探伤按JB/T4730-2005探伤标准和ASME-Ⅸ卷QW-191探伤标准拍片合格。③力学性能试验：根据ASME-Ⅸ焊接工艺评定要求，分别取得面弯、背弯和拉伸试样各两件，经过对试样进行拉伸、弯曲、硬度、金相等力学性能试验。
6 结论
2205 双相不锈钢具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,应用前景广阔。该
材料的焊接有许多特点,掌握材料的焊接性能特点,采用适当的焊接工艺,保证了焊接工艺评定试件的性能。在生产过程中,根据工艺评定结果,通过制定详细的工艺规程和工艺纪律,并在焊接施工过程中严格执行,才能保证工程的焊接质量
(l)奥氏体化元素Ni和N在得到合理两相比的方面，具有明显的作用。(2)合金元素、焊接热循环和焊接工艺参数等都会对奥氏体和铁素体两相区产生影响，通过合理控制，可以获得最佳的两相组织。有害析出相通常是形成腐蚀失效的地方，需严格控制其析出形成。氢脆决定于焊接热输人的峰值温度和周围环境，通过合理控制可减小其发生的可能性。
(3)Dss焊接接头的腐蚀性能是其应用的关键，与腐蚀电位、两相比和冷却速度等因素有关，通过合金元素和工艺参数控制，可以获得较好的耐腐蚀性能。总结出焊接此类钢应注意以下几点：
1）合理选择焊接材料，保证熔敷金属的化学成分与母材相近，焊接时控制焊接热输入，可保证焊接接头的耐蚀性能不会明显降低。
2）采用较小的焊接电流、多层多道焊接，控制焊接热输入，获得的焊接接头的力学性能与母材相近。
3）控制道间温度，焊接前不需要预热，焊后材料可以不进行热处理而保证接头的物理和化学性能。
通过本次焊接实践,我学会了把很多专业知识有机统一地结合联系起来,同时也对我今后的学习和工作起到了很大的帮助和指导作用。
【参考文献】
[1] 吴玖,姜世振,韩俊媛,等. 双相不锈钢[M] . 北京:冶金工业出版社,1999
[2] 中国机械工程学会焊接学会编. 材料的焊接,焊接手册[M] . 北京:机械工业出版社.1992
[3] 张文钺,侯胜昌. 双相不锈钢的焊接性及其焊接材料.2001.9
[4] 史耀武主编 .焊接技术手册. 福建科学技术出版社.2004.9
[4] 方伟秉. 铁素体2奥氏体型双相不锈钢的焊接性[J ] .化工装备技术.2004
作者单位：昆明冶研新材料股份有限公司硅料厂检修车间655000
联系地址：云南省曲靖市麒麟区西关街建行宿舍2栋3单元302#
作者姓名：潘喜顺
电子邮件：pxs2651@https://www.doczj.com/doc/b67712791.html,
? 铬不锈钢-双相不锈钢焊条 双相不锈钢电焊条简明表 A1002双相不锈钢焊条 符合 GB E312-16. 相当 AWS E312-16 说明: A1002是钛钙型药皮的双相钢焊条，由于熔敷金属中含有40%左右的铁素体，故 具有优良的抗裂性能。有良好的焊接工艺性能。 用途:用于高碳钢、工具钢、高温钢、装甲钢、异种钢等的焊接。 熔敷金属化学成分(%) 化学成分C Mn Si S P Ni Cr 保证值≤0.150.5~2.5≤0.90≤0.030≤0.0408.0~10.528.0~32.0 熔敷金属力学性能 试验项目σb(MPa)δ5(%) 保证值≥660≥22 参考电流 (AC、DC+) 焊条直径(mm)φ2.5φ3.2φ4.0φ5.0 焊接电流(A)50~8080~110110~160160~220 注意事项: 1.焊前焊条须经250℃左右烘焙1h。 2.尽可能采用直流电源，电流不宜过大。 焊接位置: FY.S2215双相不锈钢焊条 符合 GB E2209-15 相当 AWS E2209-15 说明:JQ.S2215是碱型药皮的超低碳双相不锈钢焊条，熔敷金属中含有40%-50%的铁素体，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，特别是具有可靠的耐氯化物腐蚀性能和高的耐点蚀性 能。采用直流反接,可全位置焊接。 用途:用于焊接超低碳00Cr22Ni5Mo3N、SAF2205等双相不锈钢。 熔敷金属化学成分(%) 化 学 成 分 C Mn Si S P Cu Ni Mo Cr N 保 证 值 ≤0.040.50~2.0≤0.90≤0.03≤0.04≤0.758.5~10.52.5~3.521.5~23.50.08~0.20 熔敷金属力学性能 试验项目σb(MPa)δ5(%)
金属材料的焊接性能 （1）焊接性能良好的钢材主要有： 低碳钢（含碳量<0.25）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）；不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。 （2）焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）；低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）；不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18） （3）焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。 （4）焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。 ###15CrMoR的换热器的热处理工艺 ***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。 *** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。 ###压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。 改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。 因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、铌等元素，可提高钢的强度和韧性。
双相不锈钢管道的焊接工 艺 Prepared on 22 November 2020
双相不锈钢管道的焊接摘要：以辽阳石化80万吨/年PTA装置双相不锈钢管线为例，向读者介绍双相不锈钢2205的管道焊接，整个焊接具有一定的价值，为双相不锈钢焊接提供依据。 关键词：双相不锈钢管道焊接工艺耐腐蚀 0 前言 铁素体-奥氏体双相不锈钢是在超低碳铁素体不锈钢基础上发展起来的一种双相不锈钢，常温下为双相组织，与一般不锈钢相比，其Ni的质量分数低，Cr、N的质量分数高，具有较好的抗点蚀和抗应力腐蚀的性能。此外，其结晶结构中的Fe的质量分数高，所以比其他的不锈钢有更高的屈服强度。双相不锈钢由于具有奥氏体+铁素体双相组织，且两个相组织的含量基本相当，故兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。屈服强度可达400Mpa ~ 550MPa，是普通奥氏体不锈钢的2倍。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的韧性高，脆性转变温度低，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显着提高；同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点，如475℃脆性、热导率高、线膨胀系数小，具有超塑性及磁性等。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的强度高，特别是屈服强度显着提高，且耐孔蚀性、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能也有明显的改善。辽阳石化80万吨/年PTA装置中共有双相不锈钢有497m，最小管径为Φ×，最大管径为×，属于中、低压管道。PTA装置双相不锈钢管道中介质为浓度60%~90%的高浓度醋酸，是具有强腐蚀和刺激性的介质，焊接质量的好坏直接关系到整个装置生产的安全性。 1 双相不锈钢2205的焊接性分析
铁素体-奥氏体双相不锈钢具有良好的焊接性，铁素体-奥氏体双相不锈钢被加热到足够的温度时，出现奥氏体向铁素体的转变，温度升高到1250-1300℃时，可转变为纯铁素体组织，此时在进行冷却，首先在铁素体晶界生成晶核，逐渐生成奥氏体。冷却速度较慢生成的奥氏体越多，反之生成的奥氏体越少。该双相不锈钢与铁素体不锈钢相比，焊接出现的裂纹倾向低；与奥氏体不锈钢相比，焊接产生的脆化倾向低。然而，焊接工艺掌握不好，这种双相钢组织会引起焊缝和热影响区的脆化和焊接热裂纹的产生。实验表明，焊缝和热影响区德铁素体含量超过80%时，会降低韧性并增加裂纹的产生，因此对焊缝的化学成分尤其是Ni的质量分数和冷却速度加以控制，防止单相铁素体以及晶粒粗大和裂纹的产生。双相不锈钢化成成分和力学性能见下表1、2： 2 双相不锈钢的焊接工艺 焊前准备 坡口的制备：坡口角度为70±5°，主要是考虑稍大的坡口角度有利于保证熔合比和提高脱渣性能，实践证明当坡口角度小于这个数值时，产生夹渣的几率会增大。 焊前清理：管道坡口表面的清洁性是双相钢成功焊接的一个关键因素，2205坡口表面的污染物主要是切割时表面的氧化皮、油脂和引起铁素体增多的脆化元素。因此，焊接前必须进行完全清理打磨，打磨时使用不锈钢专用砂轮片，防止渗碳等情况的发生。坡口加工完毕后，最后利用丙酮溶液清洗坡口内外100mm区域内的有机物、手印等。丙酮擦洗时不宜用棉质物擦洗。
奥氏体不锈钢304焊接性评定试验报告 奥氏体不锈钢304具有非常好的塑性和韧性,这决定了它具有良好的弯折、卷曲和冲压成型性，因而便于制成各种形状的构件、容器或管道；奥氏体型不锈钢304的耐腐蚀性能特别优良，是它获得最为广泛应用的根本原因。也正是这样，在评价焊接质量时必然特别强调焊接接头的开裂倾向、焊接缺陷敏感性和耐晶间腐蚀等的能力。 本报告结合奥氏体不锈钢304的焊接特点，进行了手工钨极氩弧焊评定性试验，现就试验结果作一介绍 一、奥氏体不锈钢的焊接特点： 奥氏体不锈钢韧性、塑性好，焊接时不会发生淬火硬化，尽管其线膨胀系数比碳钢大得多，焊接过程中的弹塑性应力应变量很大，却极少出现冷裂纹；尽管有很强的加工硬化能力，由于焊接接头不存在淬火硬化区，所以，即使受焊接热影响而软化的区域，其抗拉强度仍然不低。304钢的热胀冷缩特别大所带来的焊接性的问题，主要有两个：一是焊接热裂纹，这与奥氏体不锈钢的晶界特性和对某些微量杂质如硫、磷等敏感有关；二是焊接变形大。 1、焊接接头的热裂纹及其对策 1.1焊接接头产生热裂纹的原因 单相奥氏体组织的奥氏体型不锈钢焊接接头易发生焊接热裂纹，这种裂纹是在高温状态下形成的。常见的裂纹形式有弧坑裂纹、热影响区裂纹、焊缝横向和纵向裂纹。就裂纹的物理本质上讲，有凝固裂纹、液化裂纹和高温低塑性裂纹等多种。奥氏体型不锈钢易产生焊接接头热裂纹的主要原因有以下几点： 1）焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力，这是产生凝固裂纹的必要条件。由于奥氏体型不锈钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接区降温（收缩）期焊接接头必然要承受较大的拉应力，这也促成各种类型热裂纹的产生。 2）方向性强的焊缝柱状晶组织的存在，有利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成。 3）奥氏体不锈钢的品种多，母材及焊缝的合金组成比较复杂。含镍量高的合金对硫和磷形成易熔共晶更为敏感，在某些钢中硅和铌等元素，也能形成有害的易熔晶间层。 1.2避免奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的途径。 （1）冶金措施 1）焊缝金属中增添一定数量的铁素体组织，使焊缝成为奥氏体-铁素体双相组织，能很有效地防止焊缝热裂纹的产生。这是由于铁素体能够溶解较多的硫、磷等微量元素，使其在晶界上数量大大减少；同时由于奥氏体晶界上的低熔点杂质被铁素体分散和隔开，避免了低熔点杂质呈连续网状分布，从而阻碍热裂纹的扩展和延伸。常用以促成铁素体的元素有铬、钼、钒等。 2）控制焊缝金属中的铬镍比，对于304型不锈钢来说，当焊接材料的铬镍比小于1.61时，就易产生热裂纹；而铬镍比达到2.3～3.2时，就可以防止热裂纹的产生。这一措施的 实质也是保证有一定量的铁素体的存在。 3）在焊缝金属中严格限制硼、硫、磷、硒等有害元素的含量，以防止热裂纹的产生。对于不允许存在铁素体的纯奥氏体焊缝，可以加入适当的锰，少许的碳、氮，同时减少硅的含量。 （2）工艺措施 1）采用适当的焊接坡口或焊接方法，使母材金属在焊缝金属中所占的分量减少（即小的熔合比）。与此同时，在焊接材料的化学成分中加入抗裂元素，且其有害杂质硫、磷的含
1、Q345R 焊接性分析 （1）冷裂纹及影响因素 Q345R 含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下（除环境温度很低或钢板厚度较大时）冷裂倾向不大。 ○ 1碳当量（Ceq ） 脆硬倾向主要取决于刚的化学成分，其中以碳的作用最明显。可以通过碳当量公式大致估算不同钢种的冷裂敏感性。通常碳当量越高，冷裂问敏感性越大，国际焊接学会（IIW ）推荐的碳当量公式为 ）（%1556n Ni Cu V Mo Cr M C CE ++++++ = 根据以上公式计算Q345R 的碳当量为： %32.0(%)6115.0=+=CE 由上可知：CE ≤0.4%，故Q345R 在焊接过程中基本无脆硬倾向，冷裂问敏感性小，焊接性优良，不需要预热和严格控制热输入。 ○ 2脆硬倾向 焊接热影响区产生脆硬的马氏体或M+B+F 混合组织时，对氢致裂纹敏感，而产生B 或者B+F 组织时，对氢致裂纹不敏感。脆硬倾向可以通过焊接热影响区连续冷却组织转变图（SHCCT ）来进行分析，凡是脆硬倾向大的刚材，连续冷却曲线都是都是往右移。但是由于冷却条件不同，不同曲线的右移程度是不同的。 Q345R 焊接连续冷却组织转变图（SHCCT ） 如上图：Q345R 在连续冷却时，珠光体转变右移，是快冷过程中铁素体析出后剩下来的富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而是转变为含碳较高的贝氏体和马氏体，具有脆硬倾向。从上图可以看出Q345R 焊条电弧焊快冷时，热影响区会出现少量铁素体、贝氏体和大量马氏体。 ○ 3热影响区最高硬度 热影响区最高硬度是评定钢材脆硬倾向和冷裂纹敏感性的一个简便的办法。最高硬度允许值就是一个刚好不出现裂纹的临界硬度值，热影响区最高硬度与裂纹率的关系如图所示，
1 要求 1.1 材料 1.1.1 用于制造压力容器的不锈钢复合钢板材料及焊材应符合相应的国家标准或行业标准的规定，并具有材料制造厂的质量证明书。采用国外材料时，应符合《压力容器安全技术监察规程》第22条的规定。 1.1.2 用于主要受压元件的材料，其复验要求应符合《压力容器安全技术监察规程》第61条的规定。 1.1.3不锈钢复合钢板的使用范围应符合GB150的规定。 1.1.4材料不得有分层，表面不允许有裂纹、结疤等缺陷。用于制造有表面粗糙度要求的设备的不锈钢复合钢板板，需经80~100号砂头抛光后，再检查表面质量。经酸洗供应的材料表面不允许有氧化皮和过酸洗现象。 1.1.5不锈钢复合钢板应按牌号、规格和炉批号分类存放，并作明确标志。与碳钢等原材料有严格的隔离措施。1.1.6 不锈钢复合钢板材料上应有清晰的入库标记。该标记和1.1.6条规定的标志应采用无氯、无硫记号笔书写，不得采用油漆等有污染的物料书写，不得在与介质接触的表面打钢印。 1.1.7 焊接材料应按种类、牌号、批次、入库时间分类放置于干燥、通风良好的室内，一般应放在离地约200~500mm 以上的架子上。室内应整洁，不允许放置有害气体和腐蚀性介质。并应建立严格的验收、保管、烘干、发放和回收制度。 1.1.8 钢板吊运时，要防止钢板变形。钢丝绳要加护套，以防损伤材料表面。 1.2 制造环境 1.2.1 不锈钢复合钢板压力容器的制造应有独立、封闭的生产车间或专用场地，应与碳钢制产品严格隔离。不锈钢复合钢板压力容器如附有碳钢零部件，其碳钢零部件的制造场地应与不锈钢复合钢板件分开。 1.2.2 为了防止铁离子和其它有害杂质的污染，不锈钢复合钢板压力容器生产场地必须保持清洁、干燥、地面应铺设橡胶或木质垫板。零部件半成品、成品的堆放需配有木质堆放架。 1.2.3 不锈钢复合钢板压力容器在制造过程中应使用专用滚轮架（如滚轮衬有橡胶等）、吊夹具及其它工艺设备。起吊容器或零部件的吊缆宜采用绳制吊缆或柔性材料（橡胶、塑料等）铠装的金属吊缆。进入生产现场的人员应穿着鞋底不得带有铁钉等尖锐异物的工作鞋。 1.2.4 不锈钢复合钢板材料或零部件在周转和运输过程中，应配备必要的防铁离子污染和磕划的运送工具。 1.2.5 不锈钢复合钢板压力容器的表面处理应有独立且配备必要的环境保护措施的场地。 1.3 加工成型及焊接 1.3.2 划线应在清洁的木板或光洁的平台上进行，加工过程中不能去除的不锈钢复合钢板材料表面严禁用钢针划线或打冲印。 1.3.3 下料时，应将不锈钢复合钢板原材料移至专用场地用等离子切割或机械切割方法下料。用等离子切割方法下料或开孔的板材，如割后尚需焊接，则要去除割口处的氧化物至显露金属光泽。当利用机械切割方法时，下料前应将机床清理干净，为防止板材表面划伤，压脚上应包橡胶等软质材料。严禁在不锈钢复合钢板材料垛上直接切割下料。 1.3.4 板材的剪口和边缘不应有裂缝、压痕、撕裂等现象。 1.3.5 剪好的材料应整齐地堆放在底架上，以便连同底架吊运，板间须垫橡胶、木板、毯子等软质材料，以防损伤表面。 1.3.8 不锈钢复合钢板板卷圆时，应在卷板机的轧辊表面或在不锈钢复合钢板表面上覆盖无铁离子的材料。 1.3.9 进行钻、锪、车削等机械加工时，冷却液一般采用水基乳化液。 1.3.10 不锈钢复合钢板封头采用热成型时，应按热处理规范和冲压工艺的要求，严格控制炉内温度和冲压的起始温度与终了温度，并作好记录。不允许与碳钢封头同炉加热。热成型所用的工具、压模等须清洁干净，不允许有碳钢屑、氧化皮等污物存在。 1.3.11 壳体组装过程中，临时所需的楔铁、垫板等与壳体表面接触的用具应选用与壳体相适应的不锈钢复合钢板材料。 1.3.12 不锈钢复合钢板压力容器严禁强力组装，组装过程中不得使用可能造成铁离子污染的工具。容器的开孔应采用等离子或机械切割的方法。 1.3.13 不锈钢复合钢板压力容器施焊前的焊接工艺评定和首次焊接的钢种，首次采用的焊接材料及焊接方法，以及改变已经评定合格的焊接工艺中任何一项重要因素或补加因素时的施焊前焊接工艺评定均应符合JB4708的规定，焊接规程应符合JB/T4709的规定。 1.3.14 施焊的焊工必须持有劳动部门颁发的相应类别有效焊工合格证。 1.3.15 不合格的焊缝允许返修，但同一部位的返修次数不宜超过两次。对经过两次返修仍不合格的焊缝，如再进行返修，每次须经制造单位技术负责人批准，并将返修次数、部位和返修情况记入产品的质量证明书。有抗晶间腐蚀要求的零部件，焊缝返修后仍应保证原有要求。 1.3.16 制造过程中应避免尖锐、硬性物质擦伤不锈钢复合钢板表面。如进行容器内工作，应采取铺设衬垫等保护措施。 1.3.17 不锈钢复合钢板压力容器的表面如有局部磕碰或划伤等影响耐腐蚀性能的缺陷，必须修复。 1.4 表面处理 1.4.1 不锈钢复合钢板压力容器的所有焊缝修补工作结束后按设计图样的要求进行表面处理。 1.4.2 压力容器表面的焊接飞溅物、熔渣、氧化皮、焊疤、凹坑、油污等杂质均应清除干净，清除过程中不得使用碳钢刷清理不锈钢复合钢板压力容器的表面。 1.4.3 采用机械抛光时，抛光磨料宜选用氧化铝或氧化铬，不得使用铁砂等作磨料。磨料应按不同的粒度分开放置，不得混放。
学科门类：单位代码： 毕业设计说明书（论文） 奥氏体不锈钢及Q235钢焊接工艺要点与焊接性分析 学生姓名 所学专业 班级 学号 指导教师 XXXXXXXXX系 二○**年X X月
目录 摘要........................................................ - 3 - 绪论........................................................ - 4 - 第一章奥氏体不锈钢及Q235钢简介.................................. - 5 - 1.1奥氏体不锈钢及其物理性质简介..................................... - 5 - 1.2低碳钢物理性质及其特点........................................... - 5 - 1.3奥氏体不锈钢及其焊接性........................................... - 6 - 1.4低碳钢及其焊接性................................................. - 6 - 1.5不锈钢焊接的防范措施............................................. - 6 - 第二章 18-8钢及Q235焊接时容易遇到的问题 .......................... - 7 - 2.1晶间腐蚀......................................................... - 7 - 2．2焊接热裂纹...................................................... - 7 - 2.3应力腐蚀开裂..................................................... - 7 - 2.4焊缝脆化......................................................... - 7 - 2.5焊接变形的防止方法............................................... - 8 - 2.6 Q235钢焊接时容易遇到的问题...................................... - 8 - 第三章奥氏体不锈钢的焊接特点 .................................. - 8 - 3.1焊接热裂纹....................................................... - 8 - 3.2晶间腐蚀......................................................... - 9 - 3.3应力腐蚀开裂..................................................... - 9 - 3.4焊接接头的σ相脆化............................................... - 9 - 第四章奥氏体不锈钢与Q235焊材选用............................... - 10 - 4.1奥氏体不锈钢的选材.............................................. - 10 - 4.2奥氏体不锈钢焊接要点............................................ - 10 - 4.3 Q235的选材..................................................... - 10 - 第五章低碳钢与奥氏体不锈钢的焊接性分析........................... - 11 - 5.1焊缝金属化学成分的稀释.......................................... - 11 - 5.2凝固过渡层的形成................................................ - 12 - 5.3碳迁移过渡层的形成.............................................. - 13 - 5.4残余应力的形成.................................................. - 13 - 第六章低碳钢与奥氏体不锈钢的焊接工艺要点......................... - 13 - 6.1焊接方法........................................................ - 13 - 6.2焊接材料........................................................ - 13 - 6.3焊接工艺要点.................................................... - 14 - 第七章实例分析............................................... - 14 -
不锈钢焊接冶金学及焊接性 第1章引言 本书涉及到目前可以用作工程材料的广泛范围的不锈钢系列。这个系列包括各类不锈钢，按微观组织分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢（奥氏体和铁素体）。 1.1不锈钢的定义 不锈钢是一类Fe-C、Fe-C-Cr和Fe-Cr-Ni为合金系的高合金钢。作为一类不锈的钢必须含有质量分数不低于10.5%的铬。含有这个最低含量的钢在其表面可以形成一个惰性氧化层，这个惰性氧化层可以保护内层的金属在不含腐蚀介质的空气中不被氧化和腐蚀。某些铬的质量分数低于11%的钢，比如用于电站的w （Cr）=9%铬合金的钢有时也被划为不锈钢。另外某些铬的质量分数w（Cr）=12%的钢，甚至更高铬含量的钢，暴露在空气中也会生锈。这是因为某些铬被结合为碳化物或其他化合物而降低了母材中的铬含量，使其低于形成连续氧化物保护层所必需的铬含量水平。 不锈钢的腐蚀有多种形式，包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀。腐蚀的形式受腐蚀环境、材料的冶金状态和局部应力的影响。工程师和设计师在选择用于腐蚀条件下的不锈钢时，必须充分了解结构的腐蚀环境和制造过程对材料冶金行为的重要影响。 即使在高温下，不锈钢也有好的抗氧化性，因而也常常被称为耐热钢。高温抗氧化性也是含有铬成分的一个主要功能，某些高铬合金钢（w（Cr）=25%～30%）能用于1000℃的高温。另外一种耐热性是指高温防渗碳，为了具有这种耐热性，开发了含有中等含量的铬[w(Cr=16%)]和镍含量很高[w(Ni)=35%]的一类不锈钢。 1.2不锈钢的发展史
1.3不锈钢的种类及其应用 紧接着碳钢和C-Mn钢，不锈钢是最广泛应用的钢种。 和其他材料以成分来分类有所不同，不锈钢的分类是基于其冶金学上起主导作用的相成分。在不锈钢中三种可能的相成分是马氏体、铁素体和奥氏体。双相钢含有近似50%的奥氏体和50%的铁素体，从而得益于这两种相所期望的性能。析出硬化（PH）类钢因形成强化析出相并由时效热处理硬化而得名。PH不锈钢又进而由在其中形成析出相的母相或基体被分为：马氏体类、半奥氏体类和奥氏体类。 美国钢铁研究院（AISI）用三个数字，有时附加一个字母的系列来标识不锈钢，例如304，304L，410和413等。磁性也可以用来鉴别某些不锈钢。奥氏体类不锈钢本质上是非磁性的。少量参与铁素体或冷加工可能引起轻微的铁磁性，但其磁性明显的低于磁性材料。铁素体和马氏体类不锈钢是铁磁性的。双相钢由于有较高的铁素体含量，而有相对较强的磁性。 对于不同类型的不锈钢，其物理性能如导热性、热膨胀性和力学性能可以变化很大并影响其焊接性。例如奥氏体不锈钢导热性差而线胀系数高，因而焊接时引起的变形大于其他类型（主要是铁素体和马氏体钢种）。 1.4不锈钢的耐蚀性能 大多数情况下选用不锈钢是因其有较高的耐腐蚀性和耐热性。由于形成惰性的富铬氧化物层，不锈钢本身能够避免困扰碳-锰结构钢和低合金结构钢的一般性腐蚀问题。然而不锈钢可能遭受其他情况下的腐蚀，因而必须从工作环境考虑对其精心选择和应用。本书只对可用于不锈钢焊件的腐蚀机理做一般性的小结。 在不锈钢中发生的两种局部性腐蚀是点蚀和缝隙腐蚀。从机理上看两种腐蚀是相似的，都引起严重的局部侵蚀。从点蚀的名词可以看出其是由于惰性膜局部被损而造成的，并且总和某些冶金学上的特殊区域，如晶界、金属间化合物组分等有关。一旦惰性层破裂，层下面的金属受到腐蚀而在表面形成小点穴，随后点穴中的溶液化学成分发生变化使侵蚀性（即酸性）不断增强而导致很快的表面下侵蚀和相邻腐蚀穴的连接，最终导致构件的破坏。由于点蚀只有很小的针眼暴露在表面，因此可以很隐蔽。 缝隙腐蚀从机理上看很相似，但其产生不再需要存在某些冶金上的特殊区域，而从“缝隙”这个名词上可以看到本来就有一个四周围着的空间存在，在其中化学溶液成分发生和点蚀类似的变化。缝隙腐蚀普遍在螺栓连接结构中发生，此时螺栓头和被栓接的表面提供了这种缝隙。点蚀和缝隙腐蚀都容易在含有氯化
灰铸铁焊接性分析 一、灰铸铁焊接性分析 灰铸铁在化学成分上的特点是碳高及S、P杂质高，这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及冷热裂纹的敏感性。在力学性能上的特点是强度低，基本无塑性。焊接过程具有冷速快及焊件受热不均匀而形成焊接应力较大的特殊性。这些因素导致焊接性不良。 主要问题两方面：一方面是焊接接头易出现白口及淬硬组织。 另一方面焊接接头易出现裂纹。 (一)焊接接头易出现白口及淬硬组织 见P103，以含碳为3%，含硅2.5%的常用灰铸铁为例，分析电弧焊焊后在焊接接头上组织变化的规律。 1.焊缝区 当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时，则在一般电弧焊情况下，由于焊缝冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度，焊缝主要为共晶渗碳体+二次渗碳铁+珠光体，即焊缝基本为白口铸铁组织。 防止措施： 焊缝为铸铁①采用适当的工艺措施来减慢焊逢的冷却速度。如：增大线能量。②调整焊缝化学成分来增强焊缝的石墨化能力。 异质焊缝：若采用低碳钢焊条进行焊接，常用铸铁含碳为3%左右，就是采用较小焊接电流，母材在第一层焊缝中所占百分比也将为1／3～1／4，其焊缝平均含碳量将为0.7%～1.0%,属于高碳钢（C＞0.6%）。这种高碳钢焊缝在快冷却后将出现很多脆硬的马氏体。 采用异质金属材料焊接时，必须要设法防止或减弱母材过渡到焊缝中的碳产生高硬度组织的有害作用。思路是：改变C的存在状态，使焊缝不出现淬硬组织并具有一定的塑性，例如使焊缝分别成为奥氏体，铁素体及有色金属是一些有效的途径。 2.半熔化区 特点：该区被加热到液相线与共晶转变下限温度之间，温度范围1150～1250℃。该区处于液固状态，一部分铸铁已熔化成为液体，其它未熔部分在高温作用下已转变为奥氏体。 1）冷却速度对半熔化区白口铸铁的影响 V冷很快，液态铸铁在共晶转变温度区间转变成莱氏体，即共晶渗碳体加奥氏体。继续冷却则为C所饱和的奥氏体析出二次渗碳体。在共析转变温度区间，奥氏体转变为珠光体。由于该区冷速很快，在共析转变温度区间，可出现奥氏体→马氏体的过程，并产生少量残余奥氏体。 该区金相组织见P104 图4-5 其左侧为亚共晶白口铸铁，其中白色条状物为渗碳体，黑色点、条状物及较大的黑色物为奥氏体转变后形成的珠光体。右侧为奥氏体快冷转变成的竹叶状高碳马氏体，白色为残余奥氏体。还可看到一些未熔化的片状石墨。 当半熔化区的液态金属以很慢的冷却速度冷却时，其共晶转变按稳定相图转变。最后其室温组织由石墨+铁素体组织组成。 当该区液态铸铁的冷却速度介于以上两种冷却速度之间时，随着冷却速度由快到慢，或为麻口铸铁，或为珠光体铸铁，或为珠光体加铁素体铸铁。 影响半熔化区冷却速度的因素有：焊接方法、预热温度、焊接热输入、铸件厚度等因素。 例：电渣焊时，渣池对灰铸铁焊接热影响区先进行预热，而且电渣焊熔池体积大，焊接速度较慢，使焊接热影响区冷却缓慢，为防止半熔化区出现白口铸铁焊件预热到650～700℃再进行焊接的过程称热焊。这种热焊工艺使焊接熔池与HAZ很缓慢地冷却，从而为防止焊接接头白口铸铁及高碳马氏体的产生提供了很好的条件。
1 绪论 随着工业技术的日益发展，一般奥氏体不锈钢难以满足应力腐蚀、点腐蚀和缝隙隧洞式腐蚀的要求。为此，冶金工作者进行了大量研究，研制出奥氏体—铁素体型不锈钢，即双相不锈钢。 传统的奥氏体不锈钢在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀方面的抗力不足，尤其是应力腐蚀引起的断裂，其危害性极大。双相不锈钢是近二十年来开发的新钢种。通过正确控制各合金元素比例和热处理工艺使其固溶组织中铁素体相和奥氏体相各约占50％，从而将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。 所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%-28%，Ni含量在3%-10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间副食和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。 由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类。 上世纪30年代就已在瑞典的试验室中研制出双相不锈钢（3RE60、Uranus50等），但是双相不锈钢真正产业化还是在上世纪60年代以后，其发展经历了3代历程。 1.1 我国双相不锈钢的应用 双相不锈钢是根据石油化工中强酸强碱造成的局部点蚀、应力腐蚀以及孔穴式腐蚀现象，一般不锈钢难以胜任的容器、管道以及零部件等而研制的，但由于
兰州工业学院 毕业设计（论文） 题目0Cr18Ni9（304）奥氏体不锈钢焊接性分析及焊接工艺评定 系别材料工程系
专业焊接技术及自动化 班级焊接技术及自动化11-2 姓名何旺 指导教师（职称）胡春霞讲师 日期 2014年3月
兰州工业学院 毕业设计（论文）任务书 材料工程系2014届焊接技术及自动化专业 毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目金属材料焊接工艺评定课题内容性质科学研究 课题来源性质教师收集的结合生产实际的课题实验 校内（外）指导教师职 称 工作单位及部门 联系方 式 胡春霞讲师材料工程院 一、题目说明（目的和意义）： 毕业设计是本专业教学过程的最后一个重要环节，也是培养学生分析问题和解决问题能力的主要方法，通过毕业设计，要求学生全面综合运用所学基本理论，基本技能和生产实践知识；学习系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充知识，使认识提高到一个新的水平。通过毕业设计的实践，培养调查研究的习惯和工作能力，练习查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理选择实验方法、实验设备，正确操作、分析，并能以实验分析过程和毕业论文表达设计的思想和结果。通过毕业设计，不但要提高解决具体问题的独立工作能力，而且应建立正确的设计和科研思想，加强思想性，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。
二、设计（论文）要求（工作量、内容）： 1、总要求： 要求每个学生根据给定的毕业设计题目独立完成焊材制备，焊接材料、方法及设备的选择，焊接操作，金相试样的制备、腐蚀、观察与图片收集，焊缝形状、质量、力学性能的测试等实验工作量，根据文献及相关的理论知识对实验结果进行分析总结，并得出结论,根据结论可进行相应的补充实验，完成毕业设计论文一份，毕业设计完成后进行答辩。 2、给定的条件和要求： 实验设备类型、种类齐全；实验药品齐全；查阅文献，明确毕业设计的意义及目的；严格按照标准及操作规程进行实验。 3、确定总体方案： 分析国内外金属材料焊接的发展和趋势，了解毕业设计任务书给定的条件和用途，可到工厂进行调研、了解焊接结构制造的经验，进行毕业设计可行性分析和论证，最后确定总体方案，并编制技术路线图。 注：技术路线图在论文中要以图表形式出现。 4、具体要求： （1）明确所用金属材料的分类及应用。 （2）明确所用金属材料的化学成分、力学性能、显微组织等。 （3）分析所用金属材料的焊接性。 各种裂纹、脆化及软化产生的可能性， （4）明确所用金属材料的焊接工艺要点。 1）焊接方法及设备 ①确定与母材相对应的焊接方法种类及选择依据 根据母材的种类（碳钢、合金钢、不锈钢、有色金属等）选择相应的焊接方法（焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊、TIG焊等）。
双相不锈钢的焊接工艺 规程 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
1 绪论 随着工业技术的日益发展，一般奥氏体不锈钢难以满足应力腐蚀、点腐蚀和缝隙隧洞式腐蚀的要求。为此，冶金工作者进行了大量研究，研制出奥氏体—铁素体型不锈钢，即双相不锈钢。 传统的奥氏体不锈钢在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀方面的抗力不足，尤其是应力腐蚀引起的断裂，其危害性极大。双相不锈钢是近二十年来开发的新钢种。通过正确控制各合金元素比例和热处理工艺使其固溶组织中铁素体相和奥氏体相各约占50％，从而将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。 所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%-28%，Ni含量在3%-10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显着提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间副食和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。 由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢 类。 上世纪30年代就已在瑞典的试验室中研制出双相不锈钢（3RE60、 Uranus50等），但是双相不锈钢真正产业化还是在上世纪60年代以后，其 发展经历了3代历程。
《金属材料焊接性》课程设计说明书 题目：铝合金5A03的焊接性分析 材料：5A03 班级学号：13130501 姓名：王玮 专业：焊接技术及其自动化
金属材料焊接性课程设计任务书 学生：王玮班级：13130501 指导教师：李增荣题目：铝合金5A03的焊接性分析 材料：5A03 要求： 1、分析材料的化学成分，机械力学性能； 2、利用碳当量法计算并分析材料的焊接性； 3、根据材料的特性分析材料焊接时出现的各种缺陷； 4、提出解决措施并推荐适当的焊接方法； 5、制定字数在5000字左右的说明书。
目录 第一章绪论 第二章铝合金5A03的化学成分及物理性能 2.1．铝合金5A03的化学成分 (4) 2.2．铝合金5A03的物理性能 (4) 第三章铝合金在应用中的问题 3.1铝合金在热加工时的问题 (6) 第四章金属材料5A03的焊接性分析 4.1．金属材料焊接性简介 (8) 4.2．5A03铝合金焊接性分析 (9) 4.21．5A03在焊接中遇到的问题及解决方案 (12) 4.22．铝合金5A03的焊接工艺特点 (15) 第五章5A03铝合金在生活中的应用 附录1 (17) 附录2 (19)
第一章绪论 铝及铝合金原来只有皇帝用的的起的有色金属，而今它不仅在我们日常生活中起着重要的作用。而且随着现代工业的发展其应用前景也越来越广阔。特别是近代工业对工业材料的要求也越来越向着质量轻，强度高，易加工的方向发展。而铝及铝合金材料具有这一系列的优良特性，因此被广泛用于国民经济的各个领域，如：航空航天，交通运输，机械电器，石油化工，能源动力，家电五金，文体卫生的行业。它已成为发展国民经济和提高人民物资生活的重要基材料。 近二十年来，我国的铝加工业也发展的十分迅速，不但其产量成几何倍增加。同时，出现了许多新材料，新技术，新工艺以及新设备。我国已成为名副其实的铝业大国。铝及铝合金渗透到了社会的各个角落。 铝合金保持了质轻的特点，但其机械性能明显提高。铝合金材料在日常生活中的应用主要有：一，作为受力构件；二，作为装饰门窗盖壳等的材料；三，作为装饰材料和绝缘材料。铝合金板材，型材表面可以防腐，轧花，喷漆，印刷等二次加工，制成各种装饰板材。 因为铝合金具有易加工和高的散热性。特别是车辆的发动机部分特别适合使用铝合金材料。 此外，在航空航天方面，它是运载火箭和各种航天器的主要结构材料。 放眼未来，铝及铝合金家族会不断壮大，你会在社会的更多领域见到它出现的身影。其应用前途不可估量。
不锈钢焊接分析 目前的不锈钢压力容器生产企业，普遍采用的主要焊接方法均为成熟的焊接工艺，如钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）、药芯焊丝电弧焊（FCAW）、埋弧自动焊（SAW）等。对于4～10mm 的1Cr18Ni9Ti薄板不锈钢，主要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）和药芯焊丝电弧焊（FCAW）；而对于4～10mm的304薄板不锈钢(相当于我国的0Cr18Ni9)，则主要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW），由于药芯焊丝电弧焊（FCAW）采用的保护气体为Ar+CO2，易使焊接接头产生增碳问题，导致其耐腐蚀性能下降，故对于低碳、超低碳不锈钢的焊接，一般情况下不采用药芯焊丝电弧焊。 本文以板厚8mm的低碳、304不锈钢为例，对其常用焊接方法及焊接成本进行分析和对比。 焊接方法分析 钨极氩弧焊采用的保护气体为纯Ar，焊接时它既不与金属起化学反应，也不溶解与液态金属中，故可以避免焊缝中金属元素的烧损和由此带来的其它焊接缺陷，同时因其密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果好。该焊接方法由于热源和填充焊丝是分别控制的，热量调节方便，使输入焊缝的焊接线能量更容易控制，故适合于各种位置的焊接，也容易实现单面焊双面成型。钨极氩弧焊的最大缺点是熔深浅、熔敷速度慢、生产效率低，因而其焊接变形也就较大。 焊条电弧焊由于操作灵活、方便，焊接设备简单、易于移动，设备费用比其它电弧焊方法低，因而得到了广泛的应用。该焊接方法与熔化极气体保护焊（GMAW）、埋弧自动焊（SAW）等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系数低，并且每焊接完一条焊道均需要清理熔渣，而坡口内的清渣是比较繁琐的。 熔化极惰性气体保护焊（MIG焊），由于采用Ar或在Ar中添加了少量的O2作为保护气体，因而其电弧稳定，熔滴细小且过渡稳定，飞溅很小。该焊接方法的电流密度高、母材熔深深，因而其焊丝的熔化速度和焊缝的熔敷速度高，焊接生产效率高，尤其适于中等厚度和大厚度结构的焊接。该焊接设备比较复杂，设备成本较高。
16MnDR的焊接性分析 摘要:16MnDR钢一般在-40°C以上使用的低合金钢,本文重点对此钢材的焊接性作简要分析,为现场焊接16MnDR钢材提供参考。 关键词：热裂纹冷裂纹焊接性能 1.前言 低温用钢和普通低合金高强度钢的主要差别，就在于低温用钢除了要满足通常的强度要求外，还必须保证相应的低温条件下具有足够高的低温韧性。这种钢大部分是一些含Ni的低碳低合金钢，一般在正火或调质状态下使用。在贵州天福年产５０万吨合成氨项目两台低温液氨储罐用的16MnDR是正火状态下使用的。而16Mn系列钢材的低温下限是-40°C，满足现场-３８.９°C的低温要求。 2.16MnDR成分上对焊接的影响 钢材的焊接性和它的其他性能一样,主要取决于它的化学成份。 若钢中含Si量超过06%后对冲击韧度不利，使脆性转变温度提高。 含C量超过0.3%和含Mn量超过1.6%后，焊接时经常出现裂纹，同时在热轧钢板上还会出现脆性的贝氏体组织。对比成份(见表1)来看，贵州天福年产５０万吨合成氨项目所用16MnDR还是可以保证不容易出现这类问题的。
表1 GB3531-1996关于16MnDR化学成份规定 16MnDR属于正火钢的一种，从成分上看其含碳量较低而含 Mn量较高。如果材料的Mn/S比能达到要求，具有较好的抗热裂性能，正常条件下不会出现热裂纹。但当材料成分不合格，或因严重 偏析使局部C、Si含量偏高时，Mn/S就可能低于要求而出现热裂纹。如果出现这种情况，我们就要从工艺上设法减少熔合比，在焊接材 料上采用低碳高锰的焊材，以此降低焊缝中的含碳量和提高焊缝中 的含锰量，来避免热裂纹的产生。 ４．冷裂纹 冷裂纹是焊接16MnDR的一个主要问题。从材料本身考虑，淬 硬组织是引起冷裂纹的决定因素。因此，在焊接中尽量减少形成对 氢致裂纹敏感的淬硬组织的出现是防止出现焊接冷裂纹的重要手段。 16MnDR的含碳量并不高，但含少量的合金元素。因此，它的淬硬倾向比低碳钢的大一些。而冷裂敏感性一般随强度的提高而增加。