双相不锈钢焊接的目标是使焊缝和热影响区(HAZ)的韧、塑性和耐蚀性与母材金属相同。由于焊接的特点,焊缝金属凝固和随后的冷却速度很快,焊缝采用与母材相同的化学成分时在高温形成单相的铁素体组织,来不及像母材那样在1050~1100℃保温并水淬处理,发生部分铁素体转变为奥氏体的过程。因此,对于焊后直接使用的双相不锈钢结构,其使用的焊接材料的化学成分与母材不同,镍含量要高于母材的镍含量,对双相钢2205和超级双相钢2507,如表2-13和表2-14所示相应的焊接材料的镍含量是8%~9%和9%~10%。
提高了镍含量的焊材的焊缝在焊后状态即可形成20%以上的奥氏体(F≤80),使焊缝的综合性能可与母材性能匹配。
另一方面双相不锈钢的焊接结构,在焊后可进行固熔退火的,其焊接材料则可以采用与母材成分相同的焊材,因为在(1050~1100℃)固溶退火时焊缝中的铁素体将有部分转变为奥氏体,形成平衡的铁素体-奥氏体双相焊缝,达到与母材匹配的性能。但是焊后可进行1050~1100℃的固溶退火的机会很少,通常大部分结构是在焊态下使用,所以主要配套焊材为高镍的材料。
表2-13中是几种典型双相不锈钢的匹配焊接材料牌号。表2-14为典型的双相不锈钢焊材化学成分。