雙相不銹鋼管焊接的主要問題是“使用焊接性”,因為雙相不銹鋼管對焊接熱裂紋、冷裂紋不敏感。但經(jīng)過焊接之后,熱影響區(qū)(HAZ)緊鄰熔合線的部分,鐵素體晶粒急劇長大。奧氏體消失,形成單相鐵素體組織,塑性和韌性極低;再加上早期的雙相不銹鋼管碳含量較高,因而在粗大的鐵素體晶界容易析出碳化物,導致耐應力腐蝕、點腐蝕和晶間腐蝕性能下降。
1. 雙相不銹鋼管焊縫相的(鐵素體相與奧氏體相)比例
焊縫在焊后自然冷卻條件下,由于相對于母材,熔池體積很小,其冷卻速度很快,熔化的焊縫金屬沿著熱傳導方向,向焊縫中心呈柱狀、樹枝狀結晶。這時結晶方向性很明顯,并發(fā)生合金元素的偏析,組織不穩(wěn)定,在隨后的冷卻過程中,容易發(fā)生組織轉變和析出金屬間相。如前所述,雙相和超級雙相不銹鋼管焊后直接使用(不進行焊后固溶熱處理),配套焊材其鎳含量比母材高約2%,故其焊縫組織的奧氏體含量比母材的高(為60%~70%)。
在正常的焊接參數(shù)和焊后自然冷卻條件下,配套的焊材的焊縫金屬可以達到要求的相比例(FN=30%~70%),焊縫的力學性能、耐腐蝕性能可以適應雙相鋼的要求;但是當采用的焊接熱輸入較小或焊縫截面厚,焊后冷卻速度較快,焊縫中的鐵素體的轉變來不及充分進行,那么焊縫中的鐵素體可能會超過70%。另一方面,熱輸入過大或者填充的焊接材料較少,就可能加大母材的(熔化)稀釋作用,從而降低焊縫金屬的鎳含量,同樣會使焊縫中的鐵素體量增高,出現(xiàn)鐵素體量過高的現(xiàn)象。較高的鐵素體通常表現(xiàn)為,低韌性和耐腐蝕性欠佳。在焊后自然冷卻狀態(tài)下,如不能防止焊縫中高鐵素體含量時,通常采取固溶(1050~1100℃)退火處理,使焊縫像母材一樣,通過熱處理達到較為理想的相比例。所以焊接雙相不銹鋼管,預先一定要根據(jù)板厚和焊接方法選擇合適的焊接熱輸入,以及確定焊后是否進行熱處理。
雙相不銹鋼管焊接要力求使焊縫金屬、熱影響區(qū)金屬與基體金屬具有相同的韌性及抗腐蝕性能。焊接時應防止生成過多的鐵素體。如果焊接工藝能夠保證焊縫金屬、熱影響區(qū)金屬的奧氏體、鐵素體比例為1:1,就能使產(chǎn)品具有很好的抗腐蝕性能與機械性能。
2. 雙相不銹鋼管焊接可能遇到的問題
①. 鐵素體含量過高,從而降低了韌性,導致開裂;
②. 熱影響區(qū)晶粒長大;
③. 相(鐵素體相與奧氏體相)形成比例不佳,碳化物析出導致抗腐蝕性降低;
④. 氮鉻化合物析出,導致抗腐蝕性能降低。
克服上述問題的方法:
①. 選擇含鎳高的焊材(焊絲);
②. 控制熱量輸人速度;
③. 多層焊時,控制層間溫度小于200℃.