双相不锈钢管焊接的主要问题是“使用焊接性”,因为双相不锈钢管对焊接热裂纹、冷裂纹不敏感。但经过焊接之后,热影响区(HAZ)紧邻熔合线的部分,铁素体晶粒急剧长大。奥氏体消失,形成单相铁素体组织,塑性和韧性极低;再加上早期的双相不锈钢管碳含量较高,因而在粗大的铁素体晶界容易析出碳化物,导致耐应力腐蚀、点腐蚀和晶间腐蚀性能下降。
1. 双相不锈钢管焊缝相的(铁素体相与奥氏体相)比例
焊缝在焊后自然冷却条件下,由于相对于母材,熔池体积很小,其冷却速度很快,熔化的焊缝金属沿着热传导方向,向焊缝中心呈柱状、树枝状结晶。这时结晶方向性很明显,并发生合金元素的偏析,组织不稳定,在随后的冷却过程中,容易发生组织转变和析出金属间相。如前所述,双相和超级双相不锈钢管焊后直接使用(不进行焊后固溶热处理),配套焊材其镍含量比母材高约2%,故其焊缝组织的奥氏体含量比母材的高(为60%~70%)。
在正常的焊接参数和焊后自然冷却条件下,配套的焊材的焊缝金属可以达到要求的相比例(FN=30%~70%),焊缝的力学性能、耐腐蚀性能可以适应双相钢的要求;但是当采用的焊接热输入较小或焊缝截面厚,焊后冷却速度较快,焊缝中的铁素体的转变来不及充分进行,那么焊缝中的铁素体可能会超过70%。另一方面,热输入过大或者填充的焊接材料较少,就可能加大母材的(熔化)稀释作用,从而降低焊缝金属的镍含量,同样会使焊缝中的铁素体量增高,出现铁素体量过高的现象。较高的铁素体通常表现为,低韧性和耐腐蚀性欠佳。在焊后自然冷却状态下,如不能防止焊缝中高铁素体含量时,通常采取固溶(1050~1100℃)退火处理,使焊缝像母材一样,通过热处理达到较为理想的相比例。所以焊接双相不锈钢管,预先一定要根据板厚和焊接方法选择合适的焊接热输入,以及确定焊后是否进行热处理。
双相不锈钢管焊接要力求使焊缝金属、热影响区金属与基体金属具有相同的韧性及抗腐蚀性能。焊接时应防止生成过多的铁素体。如果焊接工艺能够保证焊缝金属、热影响区金属的奥氏体、铁素体比例为1:1,就能使产品具有很好的抗腐蚀性能与机械性能。
2. 双相不锈钢管焊接可能遇到的问题
①. 铁素体含量过高,从而降低了韧性,导致开裂;
②. 热影响区晶粒长大;
③. 相(铁素体相与奥氏体相)形成比例不佳,碳化物析出导致抗腐蚀性降低;
④. 氮铬化合物析出,导致抗腐蚀性能降低。
克服上述问题的方法:
①. 选择含镍高的焊材(焊丝);
②. 控制热量输人速度;
③. 多层焊时,控制层间温度小于200℃.