双相不锈钢的焊接性及其焊接材料.ppt

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。

双相不锈钢的焊接特点一、双相不锈钢具有良好的焊接性。

它既不像铁素体不锈钢焊接时热影响区易脆化，也不像奥氏体不锈钢易产生焊l接热裂纹，但由于它有大量的铁素体，当刚性较大或焊缝含氢量较高时，有可能产生氢致冷裂纹，因此严格控制氢的来源是非常重要的。

二、为了保证双相钢的特点，确保焊接接头的组织中奥氏体及铁素体比例合适是这类钢焊接的关键所在。

当焊后接头冷却速度较慢时，δ→γ的二次相变化较充分，因此到室温时可得到相比例比较合适的双相组织，这就要求在焊接时要有适当大的焊接热输人量，否则若焊后冷却速度较快时，会使δ铁素体相增多，导致接头塑韧性及耐蚀性严重下降。

三、双相不锈钢焊材选用双相不锈钢用的焊材，其特点是焊缝组织为奥氏体占优的双相组织，主要耐蚀元素(铬、钼等)含量与母材相当，从而保证与母材相当的耐蚀性。

为了保证焊缝中奥氏体的含量，通常是进步镍和氮的含量，也就是进步约2％~ 4％的镍当量。

在双相不锈钢母材中，一般都有一定量的氮含量，在焊材中也希看有一定的含氮量，但一般不宜太高，否则会产生气孔。

这样镍含量较高就成了焊材与母材的一个主要区别。

根据耐腐蚀性、接头韧性的要求不同来选择与母材化学成分相匹配的焊条，如焊接Cr22型双相不锈钢，可选用Cr22Ni9Mo3型焊条，如E2209焊条。

采用酸性焊条时脱渣优良，焊缝成形美观，但冲击韧性较低，当要求焊缝金属具有较高的冲击韧性，并需进行全位置焊接时，应采用碱性焊条。

当根部封底焊时，通常采用碱性焊条。

当对焊缝金属的耐腐蚀性能具有特殊要求时，还应采用超级双相钢成分的碱性焊条。

对于实心气体保护焊焊丝，在保证焊缝金属具有良好耐腐蚀性与力学性能的同时，还应留意其焊接工艺性能，对于药芯焊丝，当要求焊缝成形美观时，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度条件下焊接时，宜采用碱度较高的药芯焊丝。

对于埋弧焊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及焊缝金属的脆化，并采用配套的碱性焊剂。

双相不锈钢的焊接技术及工艺要求1. 双相不锈钢的特性1.1双相钢亦称奥氏体—铁素体不锈钢，一般认为其铁素40%~60%，其余奥氏体.1.2双相金属组织具有较高的强度和抗腐蚀能力。

1.3双相钢在整个焊接过程容易形成焊缝及热影响区的相位变化。

1.4双相钢物理性能:1.4.1热传导性：碳钢—47; CrNi 钢—15；双相钢—141.4.2．热膨胀：碳钢—12; CrNi钢—17：双相钢—131.5 双相钢中铁索体含量:1.5.1 F<25％：强度下降，抵抗应力腐蚀开裂能力下降。

1.5.2 F>60—70％：降低抗点蚀能力及韧性，增强抗氢致延迟裂纹2. 焊接材料的选用2.1为了确保焊缝焊后奥氏体—铁素体比例的平衡，双相钢的焊接通常选用铬镍含量比母材略高的双相填充金属。

2.2不得采用与母体金属成分一致的焊接材料焊接或母体材料自熔焊接，否则，会造成焊缝金属的双相不平衡，从而导致金属镍过量稀释、铁素体含量过高。

2.3需采用高一级的焊材,应用奥氏体元素（Ni, N）来超合金化。

如母材为2205双相不锈钢的焊接材料一般选用焊材成分为“2309”的牌号。

2.4两种双相不锈钢同种钢焊接的焊丝与焊条见表：(仅供参考)3. 坡口的设计和加工3.1双相钢对接接头坡口的设计、加工应满足焊缝充分焊透又不能烧穿的要求，坡口的设计应避免小角度。

3.2双相钢的焊接都应开坡口、留间隙、加填充金属焊接，禁止焊缝自熔焊接和同材质填充材料焊接。

3.3双相钢焊接时钢水的流动性和润湿性比一般奥氏体钢差，所以，双相钢坡口角度比一般奥氏体钢的坡口角度要大一些，建议手工焊接一般坡口角度30o ~35o ,机械焊接坡口角度一般为35o ~40o .3.4双相钢焊缝坡口一般采用等离子切割+软质砂轮打磨的加工方法加工成形。

双相钢典型坡口形式及匹配焊接方法见下例图示。

焊接方法：SMAW 、FCAW 焊接方法：SAW 焊接方法：FCAW 、FCAW+ SAW 、 FCAW+ SMAW5≤t ≤20mm 5≤t ≤20mm 5≤t ≤20mmA=2.0-2.5 mm B=4~6mm A=4-6 mm B=1.5-2.0mm B=1.5~2.0mm3.5双相钢与CCS异种钢的对接焊缝坡口型式根据双相钢而定。