双相不锈钢的制造实用指南(五)

12  双相不锈钢的焊接

12．1  一般焊接准则

①双相不锈钢和奥氏体不锈钢的区别

奥氏体不锈钢的焊接问题常常与焊缝金属本身有关，尤其是在全奥氏体或奥氏体占优势的焊缝凝固过程中产生的热裂倾向。对于一般奥氏体不锈钢，调整填充金属的成分，提高铁素体含量，可将这些问题减至最低程度。高合金奥氏体不锈钢需要使用镍基填充金属，奥氏体凝固裂纹不可避免，通过降低热输入、多道焊可解决这个问题。

由于双相不锈钢具有非常好的抗热裂性，焊接时很少考虑热裂。双相不锈钢焊接最主要的问题是与热影响区而不是与焊缝金属有关。热影响区的问题是耐蚀性、韧性降低或焊后开裂。为了避免发生上述问题，焊接工艺的重点是使在“红热”温度范围内的总停留时间最短，而不是控制某一条焊道的热输入。经验表明，这种方法可使焊接工艺技术经济最优化。

根据上述介绍，将给出双相不锈钢焊接的一些一般准则，以及这些基本知识和一般准则在具体焊接方法中的应用。

②原始材料的选择(供货状态的材料)

双相不锈钢对焊接的适应性可随化学成分和生产工艺的变化而发生显著变化。已反复强调过母材含有足够氮的重要性。如果原始材料缓慢冷却通过705～980℃(1300～1800°F)温度区间，或在水淬前在该区间空冷约1分钟，那么这些操作会错过不发生任何有害沉淀反应时焊工完成焊接的时机。由于所用材料应满足焊接工艺的要求，因此实际制造用材料的成分和生产过程的冶金条件应当是相同的。成品规范和质量控制章节给出了根据成分和适当的试验规范选择原始材料的方法。

③焊前清理   

焊前清理全部加热部位的要求不仅适用于双相不锈钢，而且适用于所有不锈钢。假设没有额外的污染源，则母材和填充金属的化学成分是确定的。灰尘、油脂、油污、油漆和任何形式的水分都影响焊接操作并会对焊件的耐蚀性和力学性能产生不利影响。如果不在焊前对材料进行彻底清理，则无论如何限定工艺参数均是无效的。

 ④接头设计双相不锈钢的接头设计必须有助于完全焊透并避免在凝固的焊缝金属中存在未熔合的母材。最好切削加工而不采用砂轮打磨坡口，以使焊接区厚度或间隙均匀。必须打磨时，应特别注意坡口及其配合的均匀性。为了保证彻底熔化和焊透，应当去掉任何打磨毛刺。有经验的焊工可通过控制焊炬克服奥氏体不锈钢接头坡口制备时产生的某种缺陷。但这些技巧可使双相不锈钢在有害温度区间的停留时间比期望时间长，导致超出合格工艺要求的结果。

双相不锈钢的一些接头设计如图16所示。其他设计如能保证焊缝完全焊透且将烧穿的危险减到最低，则它们也是合理的。

⑤预热

由于预热可能是有害的，所以一般不推荐进行预热。如果没有特殊正当的理由，不应当把预热作为一个工序。当用于消除钢在冷的环境条件下可能产生的或由夜间冷凝形成的湿气时，预热可能是有益的。预热处理湿气时，应把钢均匀地加热到约95℃ (200°F)且最好在清理了坡口制备部位后再进行。对于厚板焊缝，因急冷而具有形成高铁素体含量热影响区的危险，则预热也许是有益的，这些情况比较少。

⑥热输入与层间温度

双相不锈钢能够承受相对高的热输入。焊缝金属凝固后的双相组织的抗热裂性优于奥氏体焊缝金属。双相不锈钢具有较高的热传导率和较小的热膨胀系数，在焊缝处没有像奥氏体不锈钢一样高的局部热应力。当有必要严格限制对焊缝的刚度时，热裂就不再是一般问题。

极低的热输入可导致?母材熔合区和热影响区铁素体含量过高，相应降低韧性和耐蚀性。极高的热输入增加了形成金属间相的危险。

为了防止热影响区问题，焊接工艺规程应允许该区域焊后快冷。工件温度很重要，因为它对热影响区的冷却影响最大。在一般准则中，最高层间温度限于150℃(300°F)。考核焊接工艺时应加强该限制，且应监控焊接生产过程以确保层间温度不高于限定值。应优先使用电子温度传感器和热电偶等仪器监控层间温度。在焊接工艺评定中，允许多焊道焊缝试件的层间温度低于实际制造中可合理、经济地达到的层间温度是不慎重的。进行大量焊接时，使焊道间有足够冷却时间的焊接方法是良好、经济的。

⑦焊后热处理

双相不锈钢不需要焊后消除应力处理，且进行这样的热处理可能是有害的。因为它可使双相不锈钢析出金属间相或α’(475℃／ 885°F)脆性相，降低韧性和耐蚀性。

双相不锈钢的焊后热处理应当是完全固溶处理后水淬(见表9)。

如果焊后进行完全固溶处理和急冷，如在零部件制造中那样，则热处理应视为焊接工艺的一部分。固溶处理可解决与铁素体和金属间相有关的问题，该加工工艺允许在成品固溶处理前存在一些不太希望的中间状态。   

⑧理想的相平衡

通常认为双相不锈钢的相平衡为“50― 50”，奥氏体与铁素体等量。然而，严格说来这是不正确的，因为现代双相不锈钢中含 40％～50％的铁素体，其余为奥氏体。通常认为，当双相不锈钢中至少含25％的铁素体，其余为奥氏体时，其性能优越。在一些焊接方法中，特别是以焊剂保护为基础的方法中，相平衡已向奥氏体含量较高的方向调整以改善韧性，补偿因焊剂使焊．缝增加氧含量引起的韧性损失。这些填充金属焊缝的韧性远低于钢板或钢管固溶处理后可能达到的很高的韧性值，但焊缝金属的韧性仍足以满足指定设备的要求。没有一种焊接方法可使焊缝金属的韧性与轧材完全固溶处理后所达到的韧性一样高。使焊缝金属铁素体含量大于双相不锈钢轧后固溶处理所要求的最小值可能会对焊接方法的应用形成不必要的限制。

热影响区的相平衡受原始可锻轧钢板或钢管与焊接热循环的影响，其铁素体含量通常略高于原始料。用金相法精确测定热影响区的相平衡几乎是不可能的。如果该区域铁素体含量很高，也许说明了出现过极度快冷的异常情况，从而导致铁素体含量过高和韧性降低。

⑨异种金属的焊接

双相不锈钢可与其他双相不锈钢、奥氏体不锈钢、碳素钢和低合金钢焊接。

双相不锈钢与其他双相不锈钢焊接时最常使用镍含量比母材高的双相不锈钢填充金属。

双相不锈钢与奥氏体不锈钢焊接时，常使用低碳和钼含量介于二者之间的奥氏体不锈钢填充金属：通常使用AWS E 309LMo／ ER309LMo焊材。AWS E309L／ER 309L焊材一般也用于焊接双相不锈钢与碳素钢和低合金钢。如果使用镍基焊材则它们不应当含有铌(钶)。由于奥氏体不锈钢的强度比双相不锈钢低，故使用奥氏体不锈钢填充金属的焊缝不如双相不锈钢母材强度高。

表14归纳了双相不锈钢与异种金属焊接时的常用填充金属。这些例子给出了 AWS焊条牌号(E)，但是根据具体焊接工艺，还应考虑接头形状和其他条件，采用光焊丝(AWS牌号ER)和药芯焊丝。

表14 异种金属焊接用填充金属

	2304	2205	25Cr	超级双相不锈钢
2304	2304 E2209	E2209	E2209	E2209
2205	E2209	E2209	25Cr-10Ni-4Mo-N	25Cr-10Ni-4Mo-N
25Cr	E2209	25Cr-10Ni-4Mo-N	25Cr-10Ni-4Mo-N	25Cr-10Ni-4Mo-N
超级双相不锈钢	E2209	25Cr-10Ni-4Mo-N	25Cr-10Ni-4Mo-N	25Cr-10Ni-4Mo-N
304	E309LMo E2209	E309LMo E2209	E309LMo E2209	E309LMo
316	E309LMo E2209	E309LMo E2209	E309LMo E2209	E309LMo E2209
碳素钢	E309L	E309L	E309L
低合金钢				E309L

12．2  焊接工艺评定

其他不锈钢的常规焊接工艺评定试验是 相当简单的，仅进行一定试验以证明材料、焊 材和焊接方法是合格的。这些评定试验包括 硬度试验和弯曲试验(分别检验马氏体和热 裂)，反映了长期使用铁素体、马氏体或奥氏 体不锈钢时可能出现的问题。双相不锈钢满 足这些要求没有困难，但是这些试验不可能 发现双相不锈钢中可能出现的金属间相或过 量铁素体。同时，由于需要控制在热影响区 温度范围内的总时间，双相不锈钢的性能会 对轧材厚度和实际焊接操作细节很敏感。因 此。必须广义地考虑“评定”，即证明将在制造 过程中使用的焊接工艺不能够导致不可接受 的工程性能，特别是韧性和耐蚀性的降低。

评定每种接头厚度和形状的焊接工艺应是仔细认真的，因为方案上的微小差别在实际制造结果中差别可能很大。然而，实际施工的复杂性使这种试验的成本很高。评定对需要量最大的双相不锈钢焊接工艺(限于轧材、填充金属和焊接方法)可达到节约目的。

12.3  焊接方法

20世纪80年代初以来，第二代双相不锈钢在工业应用方面有很大的进展。由于对氮延迟金属间相形成作用的理解有限，早期的焊接理论集中于限制热输入。在严格控制热输入的前提下，认为许多更经济、熔敷速度高的焊接方法，如埋弧焊，不适用于双相不锈钢。然而，双相不锈钢的性能是如此合乎需要，以致于付出了更大的努力研究如何应用这些更经济的工艺。结果，除氧炔焰焊接法因伴生碳污染焊缝外，几乎所有的焊接工艺现在均可用于双相不锈钢。

①气体保护钨极电弧焊(CTAW／TIG)

气体保护钨极电弧焊(GTAW)有时也叫做惰性气体保护钨极(TIG)焊，特别适用于短焊道手工焊。它也可用于简单焊接形状的自动焊，但作为大型设备大量焊接的主要方法一般是不经济的。由于许多加工即使把另一种工艺作为主要焊接方法也需要一些 GTA焊接，因此对维修和局部修整用 GTAW工艺进行评定通常是恰当的。

o 设备

GTAW最好采用直流电源和高频电路辅助起弧。GTAW焊应采用直流正接(DC― SP)，电极为负极。使用直流反接(DCRP)会损坏电极。

电极应为2％钍钨极(AWS 5.12规范 EWTh―2类别)。通过将电极研磨成顶角为30到60度，顶点稍平的锥顶点形状来控制电弧。GTAW自动焊焊透所需的理想顶角应通过实际生产中的一些试验确定。

o 填充金属

双相不锈钢焊接用于填充金属多数是 “匹配”的，但相对于与之匹配的轧材，其镍合金元素含量一般比较高。通常镍含量约比轧材高2％～4％。填充金属中的氮含量一般略低于母材。普遍认为合金元素含量较高的双相不锈钢填充金属适用于焊接合金元素含量较低的双相不锈钢产品。据报道，用“匹配“填充金属焊接双相不锈钢与奥氏体不锈钢或碳素钢和合金钢的结果是合格的。

o 保护

像所有的气体保护焊接工艺一样，采用 GTAW时，必须保护焊接熔池免受空气氧化和污染。最常使用惰性气体，氩气，纯度为 99．95％或更高的干燥焊接级氩气实施这种保护。保持气体控制系统清洁、干燥和无泄露，调整流动条件以供应足量气体，以及防止保护气体紊流和吸入空气是很重要的。应在起弧前几秒钟启动气体，灭弧后再保持几秒种，保持时间最好足够长，以使焊缝和热影响区冷却到不锈钢氧化温度范围以下。在电极的有效工作范围内，使用常规气体扩散网屏 (小孔气筛)时建议流速为12～18 L／min (0．4～0．6cfm)，使用喷嘴时要求流速为上述流速的一半。

焊缝背面用保护气体(也是纯氩)流速取决于焊缝根部体积，但应足以确保完全净化空气并保护焊缝完全没有所述的氧化色。由于氩气比空气重，应从下部到上部向焊缝根部封闭供气，净化用氩气的最少量为焊缝根部体积的7倍。

用纯氩保护可得到满意的焊接效果，但也有进一步改进的可能。加入最大量为3％的干燥氮气有助于保留焊缝金属，特别是合金元素含量较高的双相不锈锕中的氮。然而，发现加入氮后增加了电极消耗，加入氦可局部抵消这种作用。

应避免向保护气体中加入氧气和二氧化碳，因为它们会降低焊缝的耐蚀性。由于双相不锈钢中的铁素体相可能产生氢脆和氢致裂纹，所以在保护气体和焊缝背面用保护气体中不应当使用氢气。

如果焊炬配有气体控制系统和水冷系统，则应对它们进行定期检查，以保证保存的气体干燥，清洁。

o 工艺参数

对于双相不锈钢来说，预先制备均匀一致的坡口、根部钝边厚度、对准和间隙特别重要。虽然奥氏体不锈钢允许使用一些焊接技巧克服这些因坡口制备不良或参数可能导致的缺陷，但使用这些技巧却有使双相不锈钢在相应温度区间的停留时间延长的危险。如果可能的话，建议不要使用铜垫板，因为双相不锈钢对铜造成的表面污染敏感。

在焊接区以外起弧会产生冷却速度很快的局部焊接点，导致局部铁素体含量很高且有可能降低这些点的耐蚀性。为了避免产生这种问题，应在焊接区内起弧。

应全部采用气体保护进行定位焊。在根部焊道的起点不应当进行定位焊。为了避免定位焊引起的根部焊道开裂，根部焊道最好采用断续焊且磨掉定位焊缝或在焊接根部前局部修磨定位焊缝。应仔细保持根部间隙宽度以确保根部焊道热输入和稀释热一致。应在焊接填充焊道前研磨根部焊道的起点和绍点。应允许焊道间工件冷却到150℃ (300°F)以下以使后续焊道的热影响区有足够时间冷却。用GTAW法焊接双相不锈钢时最常使用的填充金属为镍合金元素含量稍高的“匹配”填充金属。用来焊接合金元素含量较高的双相不锈钢的匹配填充金属，如用于焊接2205母材的超级双相不锈钢填充金属，已得到了成功应用。一般使用的焊丝直径为1.6、2.4和3．2mm(1／16，3／32和1／8英寸)。焊丝要清洁、干燥，使用前应保存在有盖容器内。在平焊位置进行焊接效果最佳。焊炬应尽可能保持或接近垂直以使吸入保护气体中的空气量最少。

为满足多种材料厚度和接头设计要求选择热输入的灵活性很大。根据下列公式计算的热输入应在0．5～2．5kJ／mm(15～65kJ／英寸)范围内。

热输入：(V*A*60)／(S*l000)

其中V=电压(伏特)

A：电流(安培)

S：移动速度(英寸／分钟)

以良好的气体保护和在适当处理好时 间、温度关系的情况下用GTAW法焊接的焊缝具有良好的韧性和耐蚀性。GTAW适用于各种场合的焊接。GTAW经常用来补焊和最终用其他焊接方法组装的大型构件的焊接。对GTAW工艺进行评定以满足它可能应用的多种情况的要求是很重要的。

②气体保护金属极弧焊(GMAW／MIG)

气体保护金属极弧焊(GMAW／MIG)， 有时称为惰性气体保护金属极弧焊(MIG)，它特别适用于要求经济地熔敷大量金属的长焊道的焊接。对简单形状的结构可进行自动焊接。为了更好地控制复杂工件的变形等，经常使用GMAW进行长焊道的焊接且随后用GTAW法进行最后焊缝的焊接。

l       设备

GMAW需要特殊设备，包括电流升降和电感控制可调或具有产生脉冲电弧电流能力的恒压电源。GMAW应采用直流反接 (DCRP)，焊丝为正极。 GMAW可有三种电弧过渡方式。

短路过渡

这种方式需要单独调节电流升降和辅助 控制电感，适用于最大厚度约3mm(1／8英寸)的材料。该方式使GMAW的热输入最低且特别适用于采用较高热输入时有变形危险的薄规格轧材。它也可用于不规则位置的焊接。

脉冲电弧过渡

这种方式需要两个电源提供两级的输出 功率，由电源转换提供脉冲。在喷射过渡阶段金属过渡量大，在颗粒状熔滴过渡阶段金属过渡量少。这种组合具有金属熔敷速度较高但又限制热输入的优点。

喷射过渡

这种方式熔敷速度高，电弧稳定，但热输 入高。一般局限于平焊。采用这种方式进行 中等大小焊缝的长、直焊道和焊接是很经济 的。

l       填充金属

GMAW使用的自耗电极为连续式焊丝，由自动进料系统通过焊炬供丝。用GMAW法焊接双相不锈钢时所用焊丝具有镍合金元素含量高的“匹配”成分，以达到所期望的焊态相平衡和性能。

l 保护

GMAW保护气体的选择略复杂于 GTAW，且在很大程度上取决于金属加工厂 是依赖于已购混合气体，还是具有现场混合 气体能力。GMAW保护气体的范围从纯氩 到加入氦气、氮气和氧气的约80％的氩气。 选择加入这些气体的目的在于提高焊接构件的可焊性和成品性能。气流速度决定于过渡方式、焊接速度和焊丝直径，但对于直径为1～1．6mm(0．035到0．063英寸)的焊丝，气流速度一般在12―16L/min(0．4～0．6cfm)。和GTAW一样，气体控制系统的完善性是很关键的，应采取措施预防保护气体吸入空气。由于进行较长焊道的焊接，因此为了保证焊接质量，从通风装置开始进行气体保护是很重要的。保护气体或焊缝背面保护用气体中不应当使用氢气，因为双相不锈钢中的铁素体相有可能产生氢脆或氢致裂纹。

l 工艺参数

表15汇总了用不同尺寸焊丝焊接双相 不锈钢时短路电弧过渡和喷射电弧过渡的典型焊接参数。

表15 短路电弧过渡和喷射电弧过渡气体保护金属极弧焊（GMAW）的典型参数

短路电弧过渡
焊丝直径		电流	电压
mm	in	A	V
1.0	0.035	90-120	19-21
1.2	0.045	110-140	20-22
喷射电弧过渡
1.0	0.035	170-200	26
1.2	0.045	210-280	29
1.6	0.063	270-330	30

就像GTAW法焊接双相不锈钢一样， GMAW法需要匹配良好的坡口、对准和焊缝根部钝边宽度或间隙。如果可能的话，应避免使用铜垫板，因为双相不锈钢对铜造成的表面污染敏感，且铜垫板在某些情况下会导致急冷。

在焊接区以外起弧会产生冷却速度很快的局部焊接点，导致局部铁素体含量很高且有可能降低这些点的耐蚀性。为了避免产生这种问题，应在焊接区内起弧。应采用精磨的方法去除焊接区外的起弧点。

应全部采用气体保护进行定位焊。在根部焊道的起点不应当进行定位焊。为了避免定位焊引起的根部焊道开裂，根部焊道最好采用断续焊且磨掉定位焊缝。应仔细保持根部间隙宽度以确保根部焊道热输入和稀释热一致。应在焊接填充焊道前研磨根部焊道的起点和终点。应允许焊道间工件冷却到150℃（300°F）以下以使后续焊道的热影响区有足够时间冷却。

一般使用的焊丝直径为1.6、2.4和3.2mm(1/16,3/32和1/8英寸）。焊丝要清洁、干燥，使用前应保存在有盖容器内。导管应保持清洁干燥。在平焊位置进行焊接效果最佳。焊炬应尽可能保持或接近垂直以使吸入保护气体中的空气量最少。

③药芯焊丝电弧焊（FCW）

药芯焊丝电弧焊是最新开发的工业用双相不锈钢焊接方法之一。它的成功应用恰好表明了双相不锈钢技术的发展是多么深远和迅速。FCW法使用与GMAW常用设备相同的设备，通过焊炬自动供给填充有焊剂的焊丝。焊丝内的焊剂提供了一种保护焊缝免受空气氧化和污染的焊渣，对于通过焊炬提供的保护热影响区的保护气体起到了补充作用。FCW是一种经济的焊接方法，因为其熔敷速度高。它适用于不规则位置焊接和各种厚度金属的焊接。

l 设备

实施药芯焊丝电弧焊使用的设备与GMAW所用的设备相同。

l 填充金属

由于用焊剂保护焊接方法焊接的焊缝韧性略低，这可能是由焊缝金属中氧化含量增加引起的，所以FCW焊丝中镍合金元素含量稍高以使焊缝金属中的奥氏体含量高于接近平衡的母材组织。因为焊剂成分和FCW焊丝的生产属专利，故不同供应商生产的FCW焊丝可能存在很大差别。采用FCW法进行焊接生产时，使用与焊接工艺评定来源一致的焊丝以防止产生变化是很重要的。

l 保护

用FCW法进行平焊和立焊时最常用的保护气体分别为75%氩气―25%二氧化碳和100%二氧化碳。每种保护气体或焊接方法的气流速率均为20-25L/min(0.7-0.9cfm）。

l 工艺参数

对于直径为1．2mm(0．045英寸)的焊 丝，平焊和立焊时典型的电流电压设定分别为150～200安培、22―38伏特和60―110安培、20―24伏特。此外，对于FCW焊接工艺的建议与GMAW相同。

④焊条手工焊(SMAW／手工焊条电弧焊)

焊条手工焊，有时称为手工焊条电弧焊或涂药焊条电弧焊，是在定位或保护相对困难的情况下焊接复杂构件的一种很通用的方法。虽然整体结构，特别是较小和较复杂结构的焊接有可能依赖于SMAW法，但是 SMAW法最常与成本更具有竞争力的焊接方法配合应用于大型结构的焊接。

l设备

SMAW所需设备为恒电流电源。 SMAW采用直流反接(DCRP)，焊条为正极。

l       填充金属

SMAW焊条由自耗电极和涂覆药皮组成。药皮可含有也可不含有能够进入焊缝的附加合金元素。药皮是一种复杂的混合专利产品，它能够稳定电弧，保护过渡金属，保护焊缝在凝固过程中和凝固后免受空气氧化和污染。由于药皮具有专利特性，所以不同供应厂商生产的名称类似的产品可能有很大差别。药皮的突出作用是改善焊缝韧性或焊缝成形，专门设计的药皮可使特殊焊接位置如平焊、不规则位置焊、立焊的操作最优化。

SMAW焊条的药皮是吸水的，水的存在将大大恶化焊接操作。焊条准备使用前应保存在出厂密封箱内。一旦打开包装，就应当将焊条保存在加热到95℃(200°F)以上的炉子中，以防水分聚集可能导致的焊缝气孔或开裂。

由于药皮提高焊缝中的氧含量从而降低韧性，因此一般使SMAW焊条中的奥氏体含量接近于最大值，这样焊缝金属仍将具有双相组织的良好作用。焊缝韧性远低于母材，但通常远高于满足碳素钢和合金钢要求的韧性值。有时在SMAW焊接工艺评定中出现的一种错误是没有适当地调整验收标准便使用ASTMA 923试验规范。SMAW焊缝的较低的韧性值并不表示存在金属间相，但可归因于保护药皮中的氧，若要求母材在―4012／F时的冲击值达到40英尺?磅，则将导致已经使用多年的并取得很好效果的通用焊接方法成为不合格的原因。

l 保护

对于SMAW来说，保护通常不是问题， 因为这种焊接方法依赖于焊条药皮产生的熔渣和气体保护。

l 工艺参数

如表16所示，SMAW的焊接工艺参数 基本上是焊条直径的函数。

为了最大程度地发挥熔渣的保护作用，焊工应保持尽可能短的电弧。间隙太宽，称为“长弧”，可能会导致焊缝气孔，过氧化，热输入过多且降低力学性能。

焊缝根部焊道使用小尺寸焊条，焊缝焊道使用大尺寸焊条。应始终在焊接区内起弧。任何其他起弧点或飞溅点都应当精磨掉。

表16 用不同尺寸焊条焊接双相不锈钢时的典型手工焊条电弧焊（SMAW）参数

焊条直径		电流	电压
mm	in	A	V
2.0	0.078	35-60	22-28
2.5	0.094	60-80	22-28
3.25	0.125	80-120	22-28
4.0	0.156	100-160	22-28

SMAW不应当用于厚度小于2毫米(0．08英寸)双相不锈钢的焊接。如果可能的话，工件应尽可能平放，但SMAW焊条几乎能够用于任何位置的焊接。焊条应与工件呈20°角(倾斜角)。焊条夹具应前倾于焊接区移动方向。应采用横摆量最小的直窄焊道熔敷金属。应设定足够高的电流以使电弧稳定，焊缝和母材熔化良好。

⑤埋弧焊(SAW)

埋弧焊可用于堆焊较大焊缝，在热影响 区温度范围内的总通电时间短于多焊道少熔敷量的焊接方法。由于焊缝金属中铁素体相的凝固和双相组织的转变，双相不锈钢可用 SAW焊接而热裂危险最小。然而为了使焊缝完全焊透，有必要以奥氏体不锈钢为基准，对接头设计和焊接参数作一些调整。对于大型构件和大型直焊道的焊接，SAW是一种成本合算和技术可行的双相不锈钢焊接方法。 SAW常用于加工厚壁双相不锈钢管。

l       填充金属和保护

通常的双相不锈钢匹配填充金属适用于 SAW。然而正确选择焊剂以获得所期望的性能是很重要的。据报道，用高碱度焊剂，双相不锈钢的冲击韧性最好。

l 工艺参数

表17归纳了用SAW焊接双相不锈钢 时的典型参数。

表17 用不同尺寸焊丝焊接双相不锈钢时的典型埋弧焊（SAW）参数

焊条直径		电流	电压
mm	in	A	V
2.5	0.094	250-450	28-32
3.25	0.125	300-500	29-34
4.0	0.156	400-600	30-35
5.0	0.203	500-700	30-35

⑥电子束焊和激光焊

这些较新焊接方法在双相不锈钢上的应用经验是有限的。然而已有几项成功应用且完全有理由指望这些工艺会发展得更加完善。这些工艺不可能涉及在形成金属间相温度区间内的停留时间问题。但是，在焊接工艺评定中，当考察这些方法的高速焊接能力时，必须注意在热影响区甚至焊缝中形成过量铁素体的可能性。

⑦电阻焊

采用单脉冲电阻焊进行点焊时，热影响区冷却很快。双相不锈钢的这种急冷甚至比奥氏体不锈钢更快，因为双相不锈钢具有较高的热传导率。在这种情况下，紧邻熔合线处有一薄层材料的温度会达到双相组织完全转变为铁素体的范围。冷却如此快以致于氮含量较高的双相不锈钢在该温度范围内也不可能转变为奥氏体。可能在强韧的母材和焊缝之间形成连续且低韧性的铁素体层。程控电阻焊机可具有双脉冲焊接周期，足以降低冷却速度，防止产生这种连续铁素体层。同样，有必要对不同厚度轧材的焊接工艺进行评定。电阻缝焊机产生类似问题的可能性较小，其工作时间完全不可能长到足以形成金属间相，但在焊接工艺评定中应特别提及形。成过量铁素体的可能性。

13  其他的连接方法(略)

l4  焊后清理

双相不锈钢的焊后清理与所要求的其他不锈钢的清理没有差别。焊后清理很重要，就像控制层间温度或在焊接过程中使用保护气体一样重要。焊后未适当清理过的不锈钢，可在比母材低得多的温度下或腐蚀性弱得多的环境中失效。这表明，如果焊后不保持或恢复最佳表面，则特别使用的更耐蚀的材料就会浪费掉。焊接飞溅物，焊接氧化色，色笔印，起弧点和咬边在水溶液环境中均可成为缝隙。同时，它们也可具有不同于不锈钢表面的电位，因此可能发生电化学反应。消除这些对保护性钝化膜有破坏作用的缺陷非常重要。图17归纳了可在焊接过程中产生且应当在不锈钢投入使用以前清除的这些破坏性缺陷。

14．1  色笔印、油漆、灰尘和油污

所有这些表面污染物均可成为缝隙和不锈钢孔蚀或缝隙腐蚀的起点。应在清除压入铁前用溶剂去除这些污染物。

14．2  压入铁

压入铁或自由铁，是用碳素钢工具加工或运输不锈钢时形成的。如果用钢质工具处理不锈钢，或在接近不锈钢贮存的地方加工碳素钢，则铁就能够转移到不锈钢表面。随后铁在潮湿的环境中生锈并能够使不锈钢表面开始腐蚀。一种解决方法是完全避免不锈钢与碳素钢接触。应只使用不锈钢工具，不锈钢钢丝刷，不锈钢夹具和新的未污染的砂轮加工不锈钢。在车间里经常用不同颜色为工具编号。

完全不使用碳素钢工具和避免车间环境中的铁污染常常是不现实和不经济的。在允―许存在铁转移现象的前提下，采用下列方法可确保不锈钢投入使用前清除掉铁。清除铁的方法包括机械清理、化学清理或机械和化学组合清理法。最佳清理方法取决于设备的尺寸和形状，预计使用情况和某些实际问题，包括清理废物的处理。一种常用的清理方法是用硝酸进行化学处理，它可溶解不锈钢表面的自由铁但不侵蚀不锈钢或钝化膜保护层。但是也有许多不同的化学清理方法可获得预期效果。ASTMA 380详尽地论述了清理方法的细节。用户熟悉A380所述的安全问题特别重要。

ASTMA967(代替美国联邦标准QQP -35c)提供了选择适当的试验方法以证明钢已有效清理(常称为“钝化”，是工业上不精确的术语)过的数据。该标准希望买主限定要求达到的表面清洁度等级，允许代理商选用经济有效的清理工艺进行清理。

14．3  焊接飞溅、焊接变色、焊剂、焊渣、起弧 点

所有这些缺陷都有可能在焊接过程中产生。它们能够成为缝隙并在含氯化物的环境中引起缝隙腐蚀，应当避免产生这些缺陷或在焊后清除。在加工过程中使用防飞溅化合物可防止焊接飞溅。用惰性气体保护和用惰性气体清洗焊缝背面可防止严重的焊接变色或氧化色。然而，通常氧化色不可能完全避免，必须在焊后清理中消除。在将设备投入使用前也应当清除焊剂和焊渣夹杂物以及起弧点。焊接飞溅，焊接变色，焊剂，焊渣，起弧点和焊接咬边都能够用机械清理方法清除，如精磨或使用不锈钢丝砂轮或刷子。使用精磨砂轮很重要，因为粗磨痕迹本身在使用过程中能够粘结沉积物，形成缝隙，从而引起腐蚀。

双相不锈钢的一个显著特点是焊缝氧化色薄，粘，且比具有与其相当耐蚀性的奥氏体不锈钢更耐化学清理。可用酸洗的方法对焊缝变色进行化学清理，例如，用20％硝酸一 5％氢氟酸溶液酸洗2205。该溶液能够溶解氧化铬，也能侵蚀不锈钢，从而去掉了缺铬的氧化层。酸洗膏的作用相似，但更易于处理大型工件，因此可用来代替酸洗液。然而，应当认识到，用酸洗膏清洗时会产生一种有害溶液，用户有职责制订适当的安全、维护和处理措施。根据双相不锈钢的耐蚀性，需要采用侵蚀性更弱或更强的酸去除氧化色。

研究表明，进行机械清理后再使用化学清理法可获得最佳焊后耐蚀性。(完)