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双相不锈钢焊接特点

信息来源:求和不锈钢 时间:2018-11-29 13:06:44 浏览次数:-

焊接特点

双相不锈钢其焊接特点如下:
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。
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。
另外,如前所述,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。

影响因素

影响双相不锈钢焊接质量的因素主要体现在以下几方面:
含N量影响
Gómez de Salazar JM等人研究了保护气体中 N2的不同含量对双相不锈钢性能的影响。结果表明,随着混合气体中 N2分压 PN2的增加,焊缝中氮的质量分数ω(N)开始迅速增加,然后变化很小,焊缝中的铁素体相含量φ(α)随ω(N)增加呈线性下降,但φ(α)对抗拉强度和伸长率的影响与ω(N)的影响刚好相反。同样的铁素体相含量φ(α),母材的抗拉强度和伸长率均高于焊缝。这是由于显微组织的不同所造成的。双相不锈钢焊缝金属中含 N 量提高后可以改善接头的冲击韧性,这是由于增加了焊缝金属中的γ相含量,以及减少了Cr2N 的析出。
热输入影响
与焊缝区不同,焊接时热影响区的ω(N)是不会发生变化的,它就是母材的ω(N),所以此时影响组织和性能的主要因素是焊接时的热输入。根据文献 ,焊接时应选择合适的线能量。焊接时如果热输入太大,焊缝热影响区范围增大,金相组织也趋于晶粒粗大、紊乱,造成脆化,主要表现为焊接接头的塑性指标下降。如焊接热输入太小,造成淬硬组织并易产生裂纹,对HAZ的冲击韧性同样不利。此外,凡影响冷却速度的因素都会影响到 HAZ 的冲击韧性,如板厚、接头形式等。
σ相脆化
国外文献介绍了再热引起的双相不锈钢及其焊缝金属的σ相脆化问题。母材和焊缝金属的再热过程中,先由α相形成细小的二次奥氏体γ*,然后析出σ相。结果表明,脆性开裂都发生于σ相以及基体与σ相的界面处,对母材断口观察表明,在σ相周围区域内都为韧窝,由于α相区宽,大量生成的σ相才会使韧性降低,然而在焊缝中α相区是细小的,断口仍表现为脆性断裂,只要少量的σ相生成就足以引起焊缝金属韧性的降低,因此,焊缝金属中的σ相脆化倾向比母材要大得多。
氢致裂纹
双相不锈钢焊接接头的氢脆通常发生于α相,且氢脆的敏感性随焊接时峰值温度的升高而增加。其微观组织的变化为:峰值温度增加,γ相含量减少,α相含量增加,同时由α相边界和内部析出的Cr2N 量增加,故极易发生氢脆。
应力腐蚀开裂
母材和焊缝金属中的裂纹都起始于α/γ界面的α相一侧,并在α相内扩展。奥氏体(γ)由于其固有的低氢脆敏感性,因此,可起到阻挡裂纹扩展的作用。由于DSS 中含有一定量的奥氏体,所以其应力腐蚀开裂倾向性较小。
点蚀问题
耐点蚀是双相不锈钢的一个重要特性,与其化学成分和微观组织有着密切关系。点蚀一般产生于α/γ界面,因此被认为是产生于γ相和α相之间的γ*相。这意味着γ*相中的含Cr量低于γ相。γ*相与γ相的成分不同,是由于γ* 相中 的Cr 和Mo含量低于初始γ相中的Cr、Mo含量。进一步研究表明,含N量较低的钢,其点蚀电位对冷却速度较为敏感。因此,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加严格。在双相不锈钢焊接过程中,合理控制焊接线能量是获得高质量双相不锈钢接头的关键。线能量过小,焊缝金属及热影响区的冷却速度过快,奥氏体来不及析出,从而使组织中的铁素体相含量增多;如线能量过大,尽管组织中能形成足量的奥氏体,但也会引起热影响区内的铁素体晶粒长大以及σ相等有害相的析出。一般情况下,焊条电弧焊(Shieded Metal Arc Welding,SMAW)、钨极氩弧焊(Gas Tungsten Arc Welding,GTAW)、药芯焊丝电弧焊(Flux-Cored WireArc Welding,FCAW)和等离子弧焊(Plasma Arc Welding,PAW)等焊接方法均可用于双相不锈钢的焊接,且在焊前一般不需要采取预热措施,焊后也不需进行热处理。 
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