雙相不銹鋼S31803焊接試驗

雙相不銹鋼是近年來發(fā)展迅速的一種新型不銹鋼材料。所謂雙相不銹鋼，是指不銹鋼既有奧氏體組織又有鐵素體組織，在性能上具有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點。與鐵素體不銹鋼相比，韌性高，脆性轉(zhuǎn)化溫度低，耐晶間腐蝕性強，焊接性能好；與奧氏體不銹鋼相比，它具有更高的強度、耐晶間腐蝕性和耐應(yīng)力腐蝕性.耐腐蝕疲勞能力等都有了很大的提高。

S31803(22-5型)屬于第二代雙相不銹鋼，是一種含氮的超低碳不銹鋼，與第一代雙相不銹鋼(18-5型)相比，C含量進(jìn)一步降低，提高M(jìn)o同時添加了奧氏體形成元素的含量N，促進(jìn)了雙相不銹鋼焊接接頭中的單相鐵氧體在冷卻過程中形成適當(dāng)數(shù)量的奧氏體，使焊接接頭的鐵氧體組織與奧氏體組織的比例趨于平衡，不僅提高了雙相不銹鋼焊接熱影響區(qū)域的塑性和韌性，而且保證了雙相不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕和點蝕能力。S31803雙相不銹鋼中鐵素體(F)組織含量一般為40%~在50%之間，其余的組織是奧氏體(A)。S31803雙相不銹鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1所示。

雙相不銹鋼的焊接性分析

S雙相不銹鋼性能31803(22-5).它具有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點C，s，P雜質(zhì)元素含量低，焊接熱裂紋，冷裂紋敏感性差。雙相不銹鋼焊接接頭的性能由兩相的比例關(guān)系控制。希望奧氏體(A)組織和鐵素體(F)組織比例接近1:1，此時與母材基本相同，否則焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性會受到很大影響。(A)組織和鐵素體(F)組織的平衡關(guān)系與合金元素的含量、焊接和熱循環(huán)密切相關(guān)。可以說，雙相不銹鋼的焊接是圍繞著如何確保雙相比例的平衡。

由Fe-Cr-Ni從三元相圖可以看出，雙相不銹鋼在高溫下是*的鐵素體。在連續(xù)冷卻過程中，鐵素體組織向奧氏體組織的相變將發(fā)生。在平衡條件或非快速冷卻條件下，部分鐵素體將保留到室溫，從而獲得室溫奧氏體和鐵素體的雙相組織。然而，焊接過程是一種快速加熱.在焊接熱影響區(qū)的過熱區(qū)，快速冷卻的熱循環(huán)過程，溫度為1150~1140℃此時，奧氏體向鐵素體相變明顯，奧氏體含量大大降低，鐵素體含量增加，并迅速生長。在焊接后冷卻過程中，如果冷卻速度過快，會抑制鐵素體組織向奧氏體組織的相變，大大提高鐵素體的含量。在室溫下鐵素體含量最高可達(dá)70%。同時，由二次相變形成的奧氏體組織呈羽毛狀，具有魏氏體組織的特點機械性能和耐腐蝕性急劇下降。如果焊接后冷卻速度不太快，有足夠的時間完成鐵素體組織與奧氏體組織的相變，室溫下雙相不銹鋼焊接接頭的比例將達(dá)到理想水平。但是，冷卻速度不應(yīng)太慢。如果冷卻速度太慢，一方面鐵素體組織顆粒較厚，導(dǎo)致焊接接頭韌性降低。因此，控制焊接接頭的冷卻速度是保證雙相不銹鋼焊接接頭良好性能的最重要措施。

雙相不銹鋼的焊接目標(biāo)是使焊縫和熱影響區(qū)的韌性、塑性和耐腐蝕性與母材相同。然而，由于焊接的特點，焊接金屬的凝固和冷卻時間非常快。如果焊接金屬的化學(xué)成分與母材相同，那么在高溫下形成的鐵素體組織將不會像母材那樣在1050中~1100℃在保溫和水淬火過程中，一些鐵素體組織被轉(zhuǎn)化為奧氏體組織。因此，對于焊接后直接使用的雙相不銹鋼S31803，所選焊接材料的化學(xué)成分不能與母材料相同，鎳含量高于母材金屬，并含有一定數(shù)量的氣缸元素，以促進(jìn)高溫下形成的單相鐵素體組織在焊接接頭的熱影響區(qū)冷卻時轉(zhuǎn)化為奧氏體組織。我們實際選擇的焊絲標(biāo)簽是:ER2209化學(xué)成分見表2。

通過大量的焊接試驗，對S31803雙相不銹鋼的性能和焊接特性有了清晰的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究S31803雙相不銹鋼的焊接工藝評，最終選擇合格的焊接工藝評定S31803雙相不銹鋼焊接工藝。選擇S31803雙相不銹鋼焊接的焊接工藝參數(shù)見表3，焊接工藝評價試驗結(jié)果見表4。