双相不锈钢的焊接性及其焊接材料

2205双相不锈钢的性能及焊接工艺双相不锈钢2205是第二代双相不锈钢，也称为标准双相不锈钢，成分特点是超低碳、含氮。

2205双相不锈钢是目前应用最为普遍的双相不锈钢，该钢具有高强度、高抗疲劳强度、低温韧性、耐孔腐蚀性、对应力裂纹不敏感等优点，广泛应用于海洋工程、化学工程领域的大型容器、管道。

2205双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比具有较好的力学性能、耐蚀性及价格优势。

菲律宾马利万斯电厂的海水淡化系统管道采用的就是2205双相不锈钢。

1.2 2205双相不锈钢化学成分2205双相不锈钢与最初的双相不锈钢相比，进一步提高氮的含量，增强在氯离子浓度较高的酸性介质中的耐应力腐蚀和抗点腐蚀性能。

氮是强烈的奥氏体形成元素，加入到双相不锈钢钟，既提高钢的强度且不明显损伤钢的韧性，又能延缓和抑制碳化物的析出，使其焊接性能得到了大大的改善。

1.3 2205双相不锈钢的组织特点2205双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半数，兼有两相组织特征。

它保留了铁素体不锈钢导热系数小、耐点蚀、缝隙及氯化物应力腐蚀的特点、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。

1.4影响焊接性因素分析（1）冷却速度的影响2205双相不锈钢在正常供货状态下大约具有50”％的铁素体和大约50％的奥氏体，但经过焊接后，接头刚凝固时的组织为单相铁素体，奥氏体是在接头温度低于1300℃后由铁素体逆变为奥氏体产生的。

它的数量除了与化学成份有关外，主要取决于冷却速度，冷却速度对γ相数量影响很大(见图1)，快速冷却焊缝的组织中α相的比例可能会超过80％，致焊缝韧性下降，氢脆敏感性增加。

（2）氮含量的影响早期的双相不锈钢没有得到普及，主要原因之一就是热影响区中铁素体含量过高。

2205双相不锈钢通过Creq/Nieq的控制，特别是氮含量的提高，保证热影响区有足够的奥氏体以维持必要的相平衡，从而使焊接性能得到改善，2205双相不锈钢采用Ar+N2混合气体作为钨极氩弧焊的保护气体，通过改变混合气体中N2的分压来影响焊缝中的含氮量。

双相不锈钢2205及焊接技术双相不锈钢2205双相不锈钢2205由瑞典AvestaPolarit公司生产,商业牌号是2205CodePlusTow,已纳入ASTM和ASME的A240和A480中,UNS编号为S32205,属于第二代双相不锈钢。

2205CodePlusTow与UNS编号为S31803的同种双相不锈钢2205有所不同,它提高了氮含量的下限,并通过有害金属相析出测试。

2205CodePlusTow具有更高的强度、耐蚀性和焊后冶金稳定性,焊接接头易于获得平衡的两相组织,高氮含量更有效抑制有害金属相的析出,这对焊接是非常有利的。

1 材料特性1.1 成分特点第二代双相不锈钢一般称为标准双相不锈钢,成分特点是超低碳、含氮,其典型成分为22%Cr+5%Ni+0.17%N(见表1)。

与第一代双相不锈钢相比,2205进一步提高氮含量,增强在氯离子浓度较高的酸性介质中的耐应力腐蚀和抗点蚀性能。

氮是强烈的奥氏体形成元素,加入到双相不锈钢中,既提高钢的强度且不显著损伤钢的塑韧性,又能抑制碳化物析出和延缓σ相形成。

1.2 组织特点双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半数(双相不锈钢2205铁素体含量应为30%～55%,典型值是45%左右),兼有两相组织特征,见图1。

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;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。

图1 2205DSS 板材典型显微组织1.3 性能特点在性能上的突出表现是屈服强度高和耐应力腐蚀。

双相不锈钢比奥氏体不锈钢的屈服强度高近1倍,同样的压力等级条件下,可以节约材料。

比奥氏体不锈钢的线性热膨胀系数低,与低碳钢接近。

使得双相不锈钢与碳钢的连接较为合适,这有很大的工程意义。

锻压及冷冲成型性不如奥氏体不锈钢。

双相不锈钢2205的机械性能见表2。

2 焊接性双相不锈钢2205具有良好的焊接性,焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都较小。

S32750双相不锈钢焊接工艺试验研究一、引言双相不锈钢是一种性能优异的材料，被广泛应用于化工、海洋工程、石油和天然气工业等领域。

S32750双相不锈钢具有良好的耐腐蚀性和强度，因此在许多领域都有着重要的应用价值。

S32750双相不锈钢的焊接工艺一直是研究的热点之一，因为焊接过程中易产生焊接裂纹和热影响区软化等问题，严重影响了焊接接头的性能。

本文旨在通过焊接工艺试验研究，得出S32750双相不锈钢的最佳焊接工艺参数，提高焊接接头的质量和性能。

二、S32750双相不锈钢的特点及焊接工艺难点S32750双相不锈钢具有较高的强度和韧性，具有优异的耐蚀性和耐热性，因此在高温、高压、腐蚀性环境下有着广泛的应用。

S32750双相不锈钢的焊接工艺存在一些难点，主要包括以下几点：1. 焊接裂纹：在焊接S32750双相不锈钢时，容易出现热裂纹、固态相变裂纹和冷裂纹等裂纹缺陷，严重影响焊接接头的质量和性能。

2. 热影响区软化：S32750双相不锈钢在焊接过程中易产生热影响区软化现象，导致焊接接头的强度和韧性降低，影响其耐久性能。

3. 残余应力：焊接后会在焊接接头和热影响区产生残余应力，如果不能有效控制残余应力，容易导致焊接接头开裂或失效。

以上问题都需要通过合理的焊接工艺来解决，因此研究S32750双相不锈钢的最佳焊接工艺参数对提高焊接接头的质量和性能至关重要。

三、S32750双相不锈钢焊接工艺试验研究1. 实验材料和设备本次焊接工艺试验研究选用了S32750双相不锈钢板材作为实验材料，板厚为8mm。

实验设备主要包括氩弧焊接机、数控火焰切割机、电气万用表、焊接试验台等。

2. 实验方案本次实验通过正交试验设计，选取焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接气体流量等因素，建立不同水平的试验方案，共设计了16组试验方案。

采用金相显微镜、扫描电镜等测试设备对焊缝的组织结构、断口形貌等进行分析，同时进行力学性能测试，对焊接接头的强度和韧性进行评估。

双相钢的特性以及焊接要点中国石化集团南京化学工业有限公司化机厂尤广伟董安霞摘要：随着双相钢在化工、石化加工、造纸、海上作业等行业的广泛应用，南化机厂近年来也承制了很多双相钢材料的设备，包括换热器、反应釜、塔器等。

同时，我们在工作过程中对双相钢焊接性的了解与焊接工艺参数的摸索与控制方面也积累了一点经验，本文进行了简要说明。

关键词：双相钢；特性；焊接一双相钢简介由于现代工业技术的发展，传统的奥氏体不锈钢经常遭到晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等局部腐蚀的破坏，双相不锈钢在上述腐蚀类型中表现出了某些优越性。

在铁基固溶体组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，但最少相的含量必须达到30%以上的钢称双相不锈钢。

奥氏体接头有良好的塑性和韧性，但是导热性能差，线膨胀系数大，焊接应力和变形都比较大；普通铁素体不锈钢导热性能和线膨胀系数都小于奥氏体不锈钢，并且有较高的强度及耐氯离子应力腐蚀性能，但是塑性较差，并存在475℃脆化和δ相析出脆化以及高温晶粒粗化脆化现象。

双相钢的开发正是集中了奥氏体和铁素体的优点并最大限度地减少了两相的缺点。

性能最好的双相钢成分是铁素体的含量在60%-40%，奥氏体的含量在40%-60%之间，任何一种机体的大幅度减少都会造成双相钢的性能减弱。

二双相钢的化学成分和性能（一）双相钢力学性能及影响因素双相钢力学性能的影响因素主要有合金元素、晶粒度以及相比例等。

由表二中可以看出：双相不锈钢的屈服强度是奥氏体不锈钢的2～3倍，SAF2507钢的屈服强度比其他双相不锈钢的高原因在于氮元素的强化作用。

而在奥氏体不锈钢的内部晶粒之间有更多的滑移面，所以它的延伸率明显高于双相不锈钢。

在双相钢中的主要合金元素Cr、 Ni、 Mo、 N等对钢的各项性能都起到了很重要的作用。

1 化学成分（见表二）：钢的抗点蚀和缝隙腐蚀能力主要由Cr、Mo和Ni元素含量决定，用来衡量这种抗腐蚀性能的指数就是PREN 值（抗点蚀当量），PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%。

S32750双相不锈钢焊接工艺试验研究S32750双相不锈钢是一种具有优良耐蚀性和强度的不锈钢材料，广泛应用于化工、海洋工程、石油和天然气开采等领域。

由于其特殊的化学成分和组织结构，S32750双相不锈钢的焊接工艺一直是工程技术中的难点之一。

本文旨在通过对S32750双相不锈钢焊接工艺的试验研究，探讨其焊接特性、影响因素和优化方法，为工程实践提供参考。

一、S32750双相不锈钢的特性及应用S32750双相不锈钢是一种具有超高强度和耐蚀性的不锈钢材料，其主要成分包括铬、镍、钼、氮和铁等元素，具有较高的抗拉强度和良好的耐蚀性，广泛应用于化工设备、海洋工程、石油和天然气开采等领域。

二、S32750双相不锈钢焊接工艺的难点S32750双相不锈钢的焊接工艺一直是工程技术中的难点之一，主要表现在以下几个方面：1. 焊接变形和裂纹：S32750双相不锈钢具有较高的强度和硬度，容易在焊接过程中产生变形和裂纹。

2. 焊接气孔和夹杂：S32750双相不锈钢的氮含量较高，易在焊接过程中产生气孔和夹杂。

3. 金相组织不稳定：S32750双相不锈钢在焊接后易出现相变和析出相，影响焊缝和热影响区的性能。

三、S32750双相不锈钢焊接工艺试验研究为了解决S32750双相不锈钢焊接工艺中的难点，我们进行了一系列的焊接工艺试验研究，主要包括焊接材料的选择、焊接工艺参数的优化和焊接接头的设计等方面。

3. 焊接接头的设计针对S32750双相不锈钢的特性和难点，我们设计了不同类型的焊接接头结构，包括对接接头、搭接接头和角接头等。

通过对不同接头结构的试验比对，找到了适合S32750双相不锈钢的焊接接头结构。

四、S32750双相不锈钢焊接工艺试验研究的结果与分析通过焊接工艺试验研究，我们得到了一系列关于S32750双相不锈钢焊接工艺的重要结果和分析：1. 焊接材料的选择：选择了适合S32750双相不锈钢的焊接材料，包括焊条、焊丝和焊剂等。

2205+Q235B不锈钢复合板的焊接工艺规程一、焊接工艺的选择1、覆层焊接工艺的选择双相不锈钢2205 具有良好的焊接性，但双相不锈钢2205 中具有较高的铁素体，当拘束度较大及焊缝金属含氢量较高时，存在焊接氢致裂纹的危险，因此，焊接材料选择与焊接过程中应严格控制氢的来源，选用钨极惰性气体保护焊的方法进行双相不锈钢2205 的焊接，其特点是焊接质量优良。

为了平衡焊缝金属中的相比例，应选择比母材2205 具有更高奥氏体形成元素的填充材料，通常是增加焊丝中Ni 和N 的含量，因此，根据母材2205 的化学成分，确定选用ER2209 焊丝，直径2.0mm。

双相不锈钢复板2205和焊丝ER2209化学成分见表1。

2、基层焊接工艺的选择基层材料为Q235B,焊接方式及焊材可选用多种方式，如选用焊条 J422 或J427，埋弧焊焊丝 H08A 焊剂 HJ431，氩弧焊：焊丝H08Mn2Si，CO2保护焊H08Mn2Si。

焊接基层焊道不得触及和熔化复材，先焊基材时，其焊道根部或表面，应距复合界面1-2mm。

焊缝余高应符合有关标准的规定。

3、坡口形式及尺寸的选择由于填充材料ER2209 具有更高的奥氏体形成元素含量，对优化焊缝金属中的奥氏体、铁素体的比例起着很大作用，因此应保证焊缝金属中的填充材料比例尽可能高，减少熔合比，并考虑到加工的便利及厚度较薄（2+6mm），建议采用采用V 型坡口，接头的坡口角度和间隙需较大些，无钝边，坡口形式及尺寸见表2。

坡口加工一般采用机械方法制成。

若采用等离子切割、气割等方法开制坡口，则必须去除复材表面的氧化层，加工完的坡口要进行外观检查，不得有裂纹和分层，否则应进行修补。

二、焊接操作规范（一）焊前准备1、下料1.1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复合钢板材料表面严禁用钢针划线或打冲印。

1.2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。

S32750双相不锈钢焊接摘要：近年来，核电站建设得到了迅猛发展，在设计上也逐步优化改进，许多新型的材料不断应用到核电安装施工中，涉及到了这些新材料的焊接。

如双相不锈钢，因其有良好的抗晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀的性能，使用到海水介质环境中的管道，安装需焊接连接。

本文通过某核电站中的S32750双相不锈钢管安装中的焊接工艺的分析和应用，阐述了S32750双相不锈钢的焊接要点，为后续核电工程的安装提供借鉴作用。

关键词：双相不锈钢；焊接性；S32750；α相；γ相；核电1、双相不锈钢简介双相不锈钢（Duplex Stainless Steel），指具有铁素体（α相）+奥氏体（γ相）双相组织，且两相组织含量基本相当，较少相的含量一般至少也要达到30%的不锈钢。

在含C较低的情况下，一般Cr含量在18%～28%，Ni含量在3%～10%，有些钢还添加有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。

该类钢兼具了奥氏体和铁素体不锈钢的优点，保持了铁素体不锈钢的475℃脆性、导热系数高、具有超塑性、磁性、强度高等特点，也有比与奥氏体不锈钢更优良的耐腐蚀性能，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、晶间腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢。

由于其特殊的优点，在某些特殊环境，得到了越来越广泛的应用。

我国新标准GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》也加入了许多双相不锈钢牌号，如： 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、00Cr25Ni7Mo4N等。

双相不锈钢按其化学成分，可分为四类：第1类属低合金型，代表牌号UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），成分中不含Mo，耐点蚀当量PREN值为24-25，在耐蚀性能可代替ASTM304或316。

第2类属中合金型，代表牌号是UNSS31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N），PREN值为32-33，其耐蚀性能介于ASTM 316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间。