双相钢的特性以及焊接要点
双相不锈钢焊接工艺要点
双相不锈钢焊接工艺要点
双相不锈钢是一种具有很高的耐腐蚀及耐热性能的材料，所以在
工业领域中得到了广泛应用。
焊接是双相不锈钢的常见加工方法之一，下面介绍几个双相不锈钢焊接工艺的要点。
1. 焊接前的预处理：在双相不锈钢板材或管道上进行焊接前，
必须进行严格的加热处理。
预处理温度一般在1000℃以上，时间要根
据板厚、孔径大小、管子长度等因素来确定。
2. 焊接设备：在进行双相不锈钢焊接时，需要使用直流电弧焊
机和专门针对双相不锈钢的焊丝。
其焊丝的成分应该与基材成分一致，以保证焊接质量。
3. 焊接位置：焊接双相不锈钢时，大部分情况下采用横向焊接
的方式。
如果采用竖直位置焊接，需要加大电弧电流和电弧长度，以
保证焊接质量。
4. 焊接工艺：推荐采用氩弧焊接法进行双相不锈钢的焊接，其
中采用保护气体是关键。
氩气压力一般在0.2~0.4MPa之间，其流量大
小应该根据想要达到的焊接速度来调整。
综上所述，焊接双相不锈钢有以下几个要点：焊接前的预处理、
使用专门的设备和材料、适当选定焊接位置和采用氩弧焊接法。
只有
在严格遵守这些要点的前提下，才能够保证焊接质量以及双相不锈钢
的使用寿命。
双相不锈钢焊接工艺要点
双相不锈钢焊接工艺要点
双相不锈钢焊接工艺要点主要包括以下几点：
1. 选择合适的焊接方法：双相不锈钢可以采用氩弧焊、埋弧焊、激光焊等多种焊接方法，但是要根据具体情况选择合适的焊接方法。
2. 熟练掌握焊接技术：在焊接双相不锈钢时，需要对焊接技术有熟练的掌握，包括预热、加热、焊接速度、电流电压等焊接参数。
3. 保证焊接质量：焊接完毕后需要进行外观检查和力学性能检测，以保证焊接质量。
4. 选择合适的焊接材料：双相不锈钢的焊接材料要选择与基材相同或相近的焊接材料，以避免产生微观裂纹和变形等问题。
5. 焊接过程中保护焊缝：焊接过程中，需要采用适当的保护措施，以避免焊缝污染和氧化。
6. 焊接完毕后进行退火处理：焊接完毕后，需要进行退火处理，以消除残余应力，提高焊接质量和力学性能。
总体来说，双相不锈钢焊接过程中需要掌握一系列的工艺要点，以保证焊接质量和力学性能。
双相不锈钢2205及焊接技术
双相不锈钢2205及焊接技术双相不锈钢2205双相不锈钢2205由瑞典AvestaPolarit公司生产,商业牌号是2205CodePlusTow,已纳入ASTM和ASME的A240和A480中,UNS编号为S32205,属于第二代双相不锈钢。
2205CodePlusTow与UNS编号为S31803的同种双相不锈钢2205有所不同,它提高了氮含量的下限,并通过有害金属相析出测试。
2205CodePlusTow具有更高的强度、耐蚀性和焊后冶金稳定性,焊接接头易于获得平衡的两相组织,高氮含量更有效抑制有害金属相的析出,这对焊接是非常有利的。
1 材料特性1.1 成分特点第二代双相不锈钢一般称为标准双相不锈钢,成分特点是超低碳、含氮,其典型成分为22%Cr+5%Ni+0.17%N(见表1)。
与第一代双相不锈钢相比,2205进一步提高氮含量,增强在氯离子浓度较高的酸性介质中的耐应力腐蚀和抗点蚀性能。
氮是强烈的奥氏体形成元素,加入到双相不锈钢中,既提高钢的强度且不显著损伤钢的塑韧性,又能抑制碳化物析出和延缓σ相形成。
1.2 组织特点双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半数(双相不锈钢2205铁素体含量应为30%～55%,典型值是45%左右),兼有两相组织特征,见图1。
它保留了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀、缝隙及氯化物应力腐蚀的特点;又具有奥氏体不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的优点。
图1 2205DSS 板材典型显微组织1.3 性能特点在性能上的突出表现是屈服强度高和耐应力腐蚀。
双相不锈钢比奥氏体不锈钢的屈服强度高近1倍,同样的压力等级条件下,可以节约材料。
比奥氏体不锈钢的线性热膨胀系数低,与低碳钢接近。
使得双相不锈钢与碳钢的连接较为合适,这有很大的工程意义。
锻压及冷冲成型性不如奥氏体不锈钢。
双相不锈钢2205的机械性能见表2。
2 焊接性双相不锈钢2205具有良好的焊接性,焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都较小。
双相不锈钢焊接性能及试验
其 化 学 成分 ， 其可 以分为多种类 型 ， 其中 Ｃ ｒ ２ ２和 Ｃ ｒ ２ ５是 ｒ 艺 中 应 用 比较 多 的类 型 。Ｕ Ｎ Ｓ ３ ２ ３ ０ ４ （ 包括 ２ ３ ％铬 、 ４ ％镍 ） 双棚 不 锈 钢
体 品 粒产 生 。
３ ． ２拉 仲 试 验 结 果 分 析
在双相不锈钢焊 接前 需要对焊接区域进行清浩 ｒ 作 ，尤其 是对焊接 区域 的油污等进 行清理 ，具体 的清理方式就 是利用酒 精灯进行清洗油污。如 果焊接 区域存在锈蚀的 ， 则要利用磨光片
进行清理 ． 以此 保证 焊 接 质
２ ． ２ ． ４焊接工 艺参数 见表 １ 。
篁 ｜ 耋 ＿ ｊ ｌ， Ⅻ
表 ｌ焊 接 工 艺参 数
Ｕ Ｎ Ｓ ３ ２ ３ ０ ４双相不 锈钢焊接 接头质量 与焊缝 中心和热 影响 区的各个元素之 间的均匀性有很 大的关系 ， 例如根据相关理论得
…： Ｕ Ｎ Ｓ ３ ２ ３ ０ ４双 相 不锈 钢 的 内部 组 织 转 换 足 随 温 度 变 化 而 变 化
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双相不锈钢焊接性能 及试验
南 通 虹 波机 械 有 限公 司
１ 双 相 不 锈 钢 的 概 述
毛 学 伦
２ ． ２ ． ２母 材 和焊 材
双相 不锈 钢具有奥氏体 ＋铁素 体双相组 织 ，是不锈钢的重 要分支 。双相小锈钢融 合了铁素体碳钢和奥氏体不锈钢的优势 ， 根据相 天实验 双相不 锈钢中 含有 ３ ０ ％以上奥氏体 ，剩余部分为
弛
的， 例如当温度达到 ｌ ２ ｏ ｏ ￣ ： Ｈ ． ｔ 为铁素体组织 ， 当超过 １ ２ ０ ０ ￣ Ｃ Ｈ ， ｔ 就 会 导致 ＿ 舣相不锈钢 中的奥氏体析ｊ Ｉ Ｉ ， 另外存 ８ ０ ０ ％的时候 可能会 造成 中间相析ｍ ， 闪此科学掌握焊缝热输入 对于提高焊接质量有 着父键性的影 响 ， 例如当温度过高时就会造 成双相不锈钢 叶 １ 问相 的析出 ， 影响其耐腐性 ， 其焊接 也容易受外界环境影响。
双相钢焊接指导
k d
Ｕ型坡口
t dk mm mm mm
MMA >12 1–2 2–3 TIG >6 1–2 0–2 MIG >12 1–2 2–3 SAW* >10 1–2 1–3
rα mm
6 15 6–8 15 6 15 6–8 15
α r t k
d
*根部焊道由TIG，MIG或MMA完成。
双面对接焊的焊接坡口
标准的不锈钢焊接方法也适用双相不锈钢。 焊接参数及坡口设计的差别将在随后介绍。
Sandvik, SA F 2304, SA F 2205 和 SA F 2507 是Sandvik AB所有的商标。 本样本中的推荐仅作为指导。技术数据的不断更新和发展将不另行通知。
焊接坡口
焊接坡口的合理设计，对于全焊透焊缝，可降低坡口被焊穿 的危险。 通常在焊接双相不锈钢时，坡口根部间隙要比奥氏体不锈钢 宽。坡口角度也要稍大一些，以便焊透。 对于根部焊道，我们强烈推荐使用TIG焊。 焊接坡口应在去除氧化皮后，进行等离子切割。
另一方面，对于高合金双相钢，非常慢地通过临界温度区 间冷却是有害的。这一点对于焊缝金属尤其重要。因此，对于 Sardvik SAF 2507的层间温度不得超过150℃。
热输入值计算：
U x I x 60 热输入值 =
V x 1000
举例： TIG U = 11 V
I = 100 A V = 60 mm/min 热输入值 = 1.1 kJ/mm
焊接参数
针对山特维克双相不锈钢家族的焊接参数推荐如下：
Sa n d v i k 钢号
SAF 2304 SAF 2205 SAF 2507
热输入值 0.5–2.5 kJ/mm 0.2–1.5 kJ/mm
2205双相钢焊接工艺
2205双相钢焊接工艺引言：2205双相钢是一种具有优异耐蚀性和高强度的材料，广泛应用于海洋工程、化工设备、石油和天然气工业等领域。
而焊接作为连接2205双相钢的关键工艺，其质量直接影响到结构的可靠性和使用寿命。
因此，研究和优化2205双相钢焊接工艺具有重要意义。
一、2205双相钢的特性2205双相钢是一种由奥氏体和铁素体组成的双相不锈钢。
奥氏体具有良好的延展性和塑性，而铁素体则具有较高的强度和耐蚀性。
2205双相钢的独特组织结构赋予了其较高的屈服强度和抗应力腐蚀性能。
二、2205双相钢焊接工艺的研究现状针对2205双相钢的焊接工艺研究已取得了一定的进展。
主要包括焊接参数的优化、焊接热循环对组织和性能的影响等方面。
通过研究，可以得到合适的焊接工艺参数，保证焊接接头的质量。
三、2205双相钢焊接工艺的影响因素1. 焊接电流和电压：电流和电压是影响焊接过程中电弧稳定性和熔深的重要参数。
合理选择电流和电压可以控制热输入和熔深，从而确保焊接接头的性能。
2. 焊接速度：焊接速度对焊缝形态和组织性能有重要影响。
过快的焊接速度会导致焊缝不完全熔透，从而影响接头的强度和耐蚀性。
3. 焊接气体保护：选择合适的保护气体可以有效避免氧化和夹杂物的产生，提高焊缝的质量。
4. 间隙控制：合理控制焊接接头间隙可以避免焊缝的过量加热和裂纹的产生，提高焊接接头的强度和耐蚀性。
四、2205双相钢焊接工艺的优化方法1. 焊接参数优化：通过实验和数值模拟相结合的方法，确定合理的焊接参数，以获得最佳的焊接接头质量。
2. 焊接热循环控制：通过控制焊接过程中的热输入和冷却速率，调控组织的形成和相变行为，提高焊接接头的性能。
3. 接头准备：保证接头的几何形状和表面质量，预防焊接缺陷的产生。
4. 焊接序列：合理安排焊接序列，避免热输入集中和应力集中，减少裂纹和变形的发生。
五、2205双相钢焊接工艺的应用展望随着2205双相钢在工程领域的广泛应用，对其焊接工艺的研究和优化将会得到更多的关注。
(完整版)双相不锈钢焊接知识
1双相不锈钢的成分、组织和性能
1.1 主要成分：Cr、Ni、Mo、N。 其中， Cr、Mo—铁素体形成元素
Ni、N —奥氏体形成元素 N—主要固溶强化元素 Cr、Mo、N—提高耐氯化物点蚀性能 耐点蚀当量：PREN=ω(Cr)+3.3 ω(Mo)+ 16 ω(N)
正常含Mo双相不锈钢： PREN=30～36 超级双相不锈钢： PREN>40
双相不锈钢热裂纹的敏感性比奥氏体不锈钢小得多。这是由于含镍量不高,易形 成低熔点共晶的杂质极少,不易产生低熔点液膜。另外,晶粒在高温下没有急剧长大 的危险。冷裂纹的敏感性也比一般低合金高强钢小得多。 热影响区脆化
双相不锈钢焊接的主要问题不在焊缝,而在热影响区。因为在焊接热循环作用下, 热影响区处于快冷非平衡态,冷却后总是保留更多的铁素体,从而增大了腐蚀倾向和 氢致裂纹(脆化)的敏感性。
⑶ 高 合 金 型 ， 25%Cr+(0-2.5%)Cu 双 相 不 锈 钢 ： Cr:25-27%
Ni:4-7% Mo:1.5-3.3% N:0.15-0.25%
PREN=32～40 ⑷ 25%Cr超级双相不锈钢：Cr:25-26% Ni:6-7%
Mo:3.5-4% N:0.25-0.28%
PREN>40
在正常焊接条件下一般不会析出，但在制定焊接工 艺时应注意避免HAZ在高温停留时间过长，导致σ相脆化 和失去耐腐蚀性能。
3 双相不锈钢的焊接性
双相不锈钢焊接性兼有奥氏体钢和铁素体钢各自的优点,并减少了其各自的不足, 焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都较小,具有良好的焊接性。通常焊前不预热,焊后不 热处理。由于有较高的氮含量,热影响区的单相铁素体化倾向较小,当焊接材料选择 合理,焊接线能量控制适当时,焊接接头具有良好的综合性能。 热裂纹
双相钢焊接注意要点
双相钢焊接注意要点
双相钢焊接是一种常用于在高温、高压及腐蚀环境中工作的不锈钢焊接方法。
下面是一些双相钢焊接注意要点：
1. 确定焊接方法：根据具体的焊接需求和工作环境选择适合的焊接方法，常见的方法包括MIG/MAG焊接、TIG焊接和电弧焊。
2. 选择合适的电极材料：根据双相钢的成分和焊接要求选择合适的电极材料。
一般来说，焊接双相钢最常用的电极材料是
ER308L和ER309L。
3. 控制焊接参数：在焊接过程中，控制好焊接电流、电压、焊接速度和预热温度等参数，确保焊接接头的质量。
4. 注意预热和焊后热处理：对于较厚的双相钢板材，应该进行适当的预热处理，以消除焊接应力和减少裂纹的产生。
焊接后，及时进行适当的热处理，提高焊接接头的性能。
5. 控制焊接变形：双相钢焊接过程中，由于焊接过程产生的热应力会引起变形。
在焊接过程中，应该尽量控制焊接变形，采取适当的焊接顺序和夹具等措施。
6. 温度控制：双相钢焊接过程中，应注意控制焊接区域的温度，避免过高的温度对材料造成损害。
7. 清洁焊接表面：在进行双相钢焊接前，要保证焊接表面的清
洁，避免污染和杂质的存在。
8. 检测焊接质量：焊接完成后，应及时进行焊道质量检测，确保焊接接头的质量达到要求。
9. 注意防护措施：在进行双相钢焊接时，要注意工人的安全，佩戴个人防护设备，防止受到火花、烟雾和有害气体的伤害。
10. 遵循相关标准：在进行双相钢焊接时，要遵循相关的焊接标准和规范，确保焊接接头的质量和安全性。
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双相钢的特性以及焊接要点
中国石化集团南京化学工业有限公司化机厂尤广伟董安霞
摘要：随着双相钢在化工、石化加工、造纸、海上作业等行业的广泛应用，南化机厂近年来也承制了很多双相钢材料的设备，包括换热器、反应釜、塔器等。
同时，我们在工作过程中对双相钢焊接性的了解与焊接工艺参数的摸索与控制方面也积累了一点经验，本文进行了简要说明。
关键词：双相钢；特性；焊接
一双相钢简介
由于现代工业技术的发展，传统的奥氏体不锈钢经常遭到晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等局部腐蚀的破坏，双相不锈钢在上述腐蚀类型中表现出了某些优越性。
在铁基固溶体组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，但最少相的含量必须达到30%以上的钢称双相不锈钢。
奥氏体接头有良好的塑性和韧性，但是导热性能差，线膨胀系数大，焊接应力和变形都比较大；普通铁素体不锈钢导热性能和线膨胀系数都小于奥氏体不锈钢，并且有较高的强度及耐氯离子应力腐蚀性能，但是塑性较差，并存在475℃脆化和δ相析出脆化以及高温晶粒粗化脆化现象。
双相钢的开发正是集中了奥氏体和铁素体的优点并最大限度地减少了两相的缺点。
性能最好的双相钢成分是铁素体的含量在60%-40%，奥氏体的含量在40%-60%之间，任何一种机体的大幅度减少都会造成双相钢的性能减弱。
二双相钢的化学成分和性能
（一）双相钢力学性能及影响因素
双相钢力学性能的影响因素主要有合金元素、晶粒度以及相比例等。
由表二中可以看出：双相不锈钢的屈服强度是奥氏体不锈钢的2～3倍，SAF2507钢的屈服强度比其他双相不锈钢的高原因在于氮元素的强化作用。
而在奥氏体不锈钢的内部晶粒之间有更多的滑移面，所以它的延伸率明显高于双相不锈钢。
在双相钢中的主要合金元素Cr、 Ni、 Mo、 N等对钢的各项性能都起到了很重要的作用。
1 化学成分（见表二）：
钢的抗点蚀和缝隙腐蚀能力主要由Cr、Mo和Ni元素含量决定，用来衡量这种抗腐蚀性能的指数就是PREN 值（抗点蚀当量），PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%。
其他合金元素作用此处不再详述。
2 晶粒度的影响
双相不锈钢的晶粒度对其屈服强度和韧性起重要作用。
细小的晶粒使钢材具有较高的屈服强度和韧性。
而晶粒度的增加也会引起脆性转变温度的升高，例如IN-744钢，当晶粒尺寸由2μm增加到25μm时，脆性转变
温度大约由-130℃上升至-45℃，所以晶粒度的增加会降低钢材的低温冲击韧性。
相比例的影响在这里不再详述。
（二）双相不锈钢接头的耐腐蚀性能
双相不锈钢不仅有很好的力学性能，而且还具有十分优异的耐点蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能。
它的接头也有很好的耐点蚀和耐氯化物应力腐蚀开裂性能，晶间腐蚀性能也不低于母材，但抗H2S应力腐蚀开裂能力较差。
接头耐蚀性最不良的地方是近缝区（HAZ），主要原因是近缝区析出第二相（铬的氮化物）形成了“贫铬”层所导致。
1 点蚀和缝隙腐蚀
抗点蚀当量 PREN的计算式定量地描述了Cr、Mo、N元素对它的影响。
公式只考虑了Cr、Mo、N的作用，没有考虑组织的不均匀和析出相的影响。
选择合适的固溶处理温度使两相分别具有相当的PREN值，才能使钢具有最佳的耐点蚀性能。
2 应力腐蚀
双相不锈钢的屈服强度比普通不锈钢高，所以产生应力腐蚀开裂（SCC）的临界应力值也高；钢中第二相的存在对裂纹的扩展起机械屏障作用，延长了裂纹的扩展期；在中性氯化物介质中，不锈钢多以点蚀为SCC 的裂源，而双相不锈钢的成分和组织特点使点蚀不易形成，延长了点蚀的孕育期。
所以抗双相不锈钢抗SCC 能力很强。
各种不锈钢和双相钢的SCC敏感性还与温度和氯化物的浓度有关，在较宽的氯离子浓度范围内SCC 是否发生取决于温度。
3 耐腐蚀疲劳
腐蚀疲劳是由于腐蚀和循环应力的联合作用而引起的一种腐蚀形态，所受的应力大部分循环应力。
当循环应力比较小而腐蚀介质较强时，腐蚀疲劳源往往产生于表面区的非金属夹杂上，这又是产生局部腐蚀的地方，而对于双相不锈钢尤其是高铬双相不锈钢来说，既具备了很高的抗局部腐蚀的能力又有很高的强度，所以双相不锈钢的抗腐蚀疲劳能力也很强。
由于双相不锈钢既有良好的耐腐蚀性又有很高的硬度，所以它的在磨损腐蚀性能也很好。
经过实践许多例子证明双相不锈钢的耐晶间腐蚀、耐均匀腐蚀等方面都有很优异的性能。
（三）双相不锈钢使用的局限性
与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：
1 应用的普遍性和多面性不如不锈钢，并且使用温度必须控制在-50℃～250℃。
2 塑性比奥氏体不锈钢低，冷、热加工工艺和成型性能稍差。
3 存在中温脆性区，需要严格控制热处理和焊接工艺制度，以避免有害相的出现，否则损害性能。
三双相不锈钢的焊接
双相不锈钢具有良好的焊接性能，热裂倾向小，焊接时不需预热，焊后不需热处理，与奥氏体不锈钢焊接相比较，焊缝的热裂纹倾向低；与铁素体不锈钢焊接相比较，焊接接头焊后的状态的脆化程度低；而且焊接热影响区中（HAZ）单相铁素体相的粗化程度也较低。
双相不锈钢的焊接关键是要使焊缝金属和焊接热影响区（HAZ）均保持有适量的铁素体和奥氏体的组织。
我们厂进行双相钢焊接之前进行了焊接工艺评定，各项数据如下：
1 材料
我们工艺评定所用的钢板是2205（ASTM A240-00 UNS S31803），采用的焊丝是ER2209（SANDVIK）。
钢板、焊丝以及焊缝主要化学成分见表三：
2 典型工艺规范（见表四）：
工作中选用的气体是：Ar（97.5%）+N2（2.5%），气体流量0.4～0.7m/h
3 试件评定结果
试件拉伸（GB/T228）、弯曲（GB/T232）、-40℃冲击试验（ASTM A293 B）均合格；焊缝、母材、热影响区的金相组织均为奥氏体+40%～50%铁素体；腐蚀试验：在6%的FeCl3溶液中，40℃温度下24小时化学浸泡后表面没有出现腐蚀，单位面积质量损失为0.098mｇ/cm2。
评定结果合格。
我们推荐双相不锈钢之间以及其与奥氏体不锈钢之间的焊材如下表五所示：
随着我们对双相不锈钢的焊接性的熟悉，近年来我们逐步掌握了双相不锈钢的各项性能，完善了双相不锈钢的焊接工艺。
四结论：
双相不锈钢的焊接问题并不是十分复杂，在焊接性方面，它继承了奥氏体和铁素体的优点，结合我们的实际操作经验，对双相不锈钢的焊接要点总结如下：
1 焊接时可以通过Schaeffler不锈钢组织图控制母材和焊材的成分以及工艺参数，使接头获得足够数量的奥氏体。
2 焊接时不需预热、后热，一般焊后不进行热处理。
3尽量采用钨极氩弧焊，对无镍或低镍的双相钢焊接时，要控制热输入量，尽量用小电流、高速焊、窄焊道和多道焊，防止热影响区晶粒粗化和单项铁素体化。
4第一道焊道的热输入量不能太小，冷却速度不能太快，让焊缝在冷却时要有一定的时间充分析出奥氏体相达到相平衡。
5 可采用面层焊道加回火焊道的方法,使热影响区的高温段析出较多的二次γ相。
参考文献
1 吴玖等著.双相不锈钢.北京冶金工业出版社，1999
2 陈祝年编著.焊接工程师手册.机械工业出版社.2002
3周振丰主编. 焊接冶金学（金属焊接性）. 机械工业出版社， 1996.
作者简介：
尤广伟，1979年生，工学学士，焊接工程师。
采集于《现代焊接》。