雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選用合適的焊接材料不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭力學性能也令人滿意,除了焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力外,其耐點蝕性能和耐縫隙腐蝕能力也均優于奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)焊接接頭,抗晶間腐(fu)蝕能力比奧氏體不銹鋼稍有遜色。但是,焊接接頭近縫區受到焊接熱循環的影響,其過熱區段的鐵素體晶粒不可避免地會粗大,從而將降低該區段的耐蝕性。對此,應從焊接工藝方面采取改善措施。
雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼優良性能的本質在于其化學成分和金相組織,其兩相的比例及分布狀態是決定其性能的最基本因素。
奧氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)或鐵(tie)(tie)素(su)(su)體型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)經受(shou)熱循(xun)環時,通(tong)常(chang)沒有激(ji)烈的組織(zhi)變(bian)化(hua),只(zhi)是有可(ke)(ke)能(neng)析出少(shao)許的第(di)二(er)相(xiang),如碳化(hua)物(wu)、氮化(hua)物(wu)或σ相(xiang)等(deng),在(zai)(zai)某些非穩定奧氏體鋼(gang)中有可(ke)(ke)能(neng)出現百分(fen)之幾(ji)的鐵(tie)(tie)素(su)(su)體相(xiang)。奧氏體-鐵(tie)(tie)素(su)(su)體雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)則(ze)不(bu)同(tong),如圖(tu)4-6所示(shi)的相(xiang)圖(tu)表明(ming),在(zai)(zai)1000℃以下平衡(heng)相(xiang)比例(li)為50/50左右的雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),隨著溫度的升高,奧氏體逐步(bu)減少(shao)而鐵(tie)(tie)素(su)(su)體則(ze)逐步(bu)增多,被(bei)加熱到(dao)1350℃以上至固相(xiang)線(xian)溫度區間,其平衡(heng)組織(zhi)的體積分(fen)數轉變(bian)為100%的鐵(tie)(tie)素(su)(su)體。
1. 焊縫的成分和(he)組織(zhi)
從圖(tu)4-6中可(ke)知,由于金(jin)屬(shu)(shu)熔化(hua)后(hou)結晶所生成的(de)(de)(de)金(jin)相組織通常是體(ti)積分(fen)數為(wei)100%的(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti),而且隨后(hou)的(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)過程中,來不及發生奧氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)析出。所以,即使是在大大降低焊縫(feng)的(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)速度(暫不說這將對熱(re)影響(xiang)性(xing)能產生不利(li)影響(xiang)),奧氏(shi)(shi)體(ti)相的(de)(de)(de)份額也不能增(zeng)大多少,根本無法解決鐵(tie)素體(ti)占絕對優(you)勢(shi)的(de)(de)(de)問(wen)題。這樣的(de)(de)(de)焊縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)不僅(jin)耐蝕性(xing)低下(xia),而且塑性(xing)也不良。這一現(xian)象在焊接(jie)其他牌號的(de)(de)(de)雙(shuang)相不銹鋼時,也會不同程度的(de)(de)(de)出現(xian)。
總之,相比(bi)例(li)是決定(ding)雙相不銹鋼性能的(de)至關重(zhong)要的(de)因(yin)素。為(wei)(wei)了得到相組成比(bi)例(li)較為(wei)(wei)理想的(de)焊縫金(jin)屬,要采取以下(xia)措施:
①. 增加(jia)焊(han)縫(feng)金(jin)屬中(zhong)奧氏體化合金(jin)元(yuan)素。例如,用氮對焊(han)縫(feng)金(jin)屬合金(jin)化,或將其成分中(zhong)鎳質(zhi)量分數(shu)提高到(dao)10%左右。這樣就可能獲得奧氏體體積(ji)分數(shu)不(bu)少于30%~40%的(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬。
②. 通過焊接工藝(例如(ru)小(xiao)的(de)熱輸(shu)入)來(lai)獲取(qu)比較細小(xiao)的(de)、比較均勻的(de)兩相混合組織,有利于提高焊縫的(de)多方面性能。
焊(han)縫(feng)金屬受到隨后焊(han)道的熱(re)影響,其中的二(er)次轉(zhuan)變(bian)奧氏體含量有所上升。因此(ci),有時可以利用“退火”焊(han)縫(feng)來改(gai)善焊(han)縫(feng)性(xing)能(neng),例如,在薄板焊(han)縫(feng)的背面(mian)加“退火”焊(han)縫(feng)來改(gai)善正(zheng)面(mian)焊(han)縫(feng)的性(xing)能(neng)。但焊(han)后需要將“退火”焊(han)縫(feng)打(da)磨掉,這種辦法則(ze)由于(yu)費(fei)工時,只有在特殊(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)才被(bei)采用。
2. 精熱影唱想入(ru)米取的工藝措(cuo)施
在焊(han)接過程中,由(you)于(yu)(yu)焊(han)接加(jia)熱(re)的(de)(de)(de)(de)快速性(xing)和短暫性(xing),鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)+奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)成鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)相變(bian)(bian)(bian)并不能完成。在焊(han)縫金(jin)屬組(zu)(zu)織(zhi)中尚存有(you)相當數(shu)量的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti),金(jin)屬就開始了降溫。待降溫到某平(ping)衡(heng)溫度以(yi)(yi)下,金(jin)屬組(zu)(zu)織(zhi)又會發(fa)生逆(ni)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)即鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)為(wei)二次(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)。同樣由(you)于(yu)(yu)熱(re)循環的(de)(de)(de)(de)短暫,再加(jia)之此(ci)時(shi)溫度已降得(de)較(jiao)低,該逆(ni)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)為(wei)二次(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量也不會很多,因此(ci)該區(qu)中的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)份額(e)占得(de)較(jiao)大(da)而(er)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)份額(e)較(jiao)少(shao)。而(er)且(qie),此(ci)時(shi)的(de)(de)(de)(de)兩相組(zu)(zu)織(zhi)狀(zhuang)態已大(da)大(da)不同于(yu)(yu)原先的(de)(de)(de)(de)排列(lie)。原先軋制狀(zhuang)態下成條帶狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)同奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)混存的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti),向等(deng)軸狀(zhuang)結(jie)晶(jing)發(fa)展(zhan)、長大(da);而(er)原來(lai)呈(cheng)條帶狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)走向消失(shi),冷卻過程中從鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)中轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)二次(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)則呈(cheng)雜亂(luan)的(de)(de)(de)(de)竹葉狀(zhuang)在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)間和晶(jing)內先后出(chu)現(xian)。所以(yi)(yi)說(shuo)在焊(han)接熱(re)影響區(qu)段的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)劣化不僅(jin)表現(xian)為(wei)相比例失(shi)調,而(er)且(qie)還(huan)失(shi)去(qu)了最有(you)利于(yu)(yu)阻(zu)礙應力(li)腐蝕(shi)裂紋擴展(zhan)的(de)(de)(de)(de)兩相分布狀(zhuang)況-兩相呈(cheng)條帶疊置狀(zhuang)。應當注意(yi),一旦形(xing)成了粗(cu)大(da)的(de)(de)(de)(de)等(deng)軸晶(jing),就很難通(tong)過熱(re)處(chu)理或其他措施予以(yi)(yi)恢復。
為(wei)了使焊(han)接接頭熱影響(xiang)區各項性能指標與(yu)其他部位相同,可采(cai)取下列措(cuo)施:
a. 一定要(yao)用盡量小(xiao)的(de)熱(re)輸大施(shi)焊。一旦由于(yu)過(guo)熱(re)會導致(zhi)形(xing)成(cheng)大晶粒鐵素體,就很難保持或(huo)恢復雙相不銹鋼的(de)優良性能。
b. 為(wei)使(shi)焊接接頭的(de)(de)熱影(ying)響區(qu)的(de)(de)相比例(li)與母材相當,可對(dui)焊接接頭通(tong)過固溶處(chu)理來(lai)實現,但(dan)費工、費時,還消耗大量能源以及引起結構變形等問題,很難達(da)到(dao)理想的(de)(de)效果(guo)。
c. 通過對(dui)焊(han)(han)(han)接接頭進行再一次的(de)(de)焊(han)(han)(han)接熱循環(huan),使焊(han)(han)(han)接熱影響(xiang)區的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)進一步析出,增加奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)金屬相(xiang)數量且能(neng)細(xi)化鐵素體(ti)晶粒(li),減少碳(tan)化物和(he)氮化物從晶內和(he)晶界析出。采用(yong)的(de)(de)方法是對(dui)接觸(chu)介質的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)先進行施焊(han)(han)(han)。對(dui)于單道(dao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng),則在非接觸(chu)工作介質面(mian)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)上,加焊(han)(han)(han)一層工藝焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng),若焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)余高超標時,應(ying)修磨焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)高度(du);對(dui)于多層焊(han)(han)(han)時,除了用(yong)小(xiao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接熱輸入的(de)(de)多層多道(dao)焊(han)(han)(han)外,必(bi)要時也(ye)可以增加工藝焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)來(lai)改善工作焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)熱影響(xiang)區性(xing)能(neng)。
d. 采用奧氏體相(xiang)占比例(li)(li)大的焊(han)接材料,來提(ti)高焊(han)縫(feng)金(jin)屬中奧氏體的比例(li)(li),對提(ti)高焊(han)縫(feng)金(jin)屬的塑性、韌(ren)性和耐蝕(shi)性均是有(you)益(yi)的。