雙相不銹鋼、焊接工藝、試驗(yàn)分析雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半的特殊不銹鋼，一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。該類(lèi)鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。

雙相不銹鋼從20 世紀(jì)40 年代在美國(guó)誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第三代。S31803雙相不銹鋼管焊接工藝，它的主要特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa，是普通不銹鋼的2 倍，因此可以節(jié)約用材，降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美?；陔p相不銹鋼**和良好的綜合性能，在各種焊接制造業(yè)已得到極廣泛的應(yīng)用，尤其在改裝船技術(shù)項(xiàng)目中，奧氏體不銹鋼已成為不可缺少的生產(chǎn)材料。

雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對(duì)焊接熱裂紋比較敏感。它的導(dǎo)熱系數(shù)大，線(xiàn)膨脹系數(shù)小，使焊后呈現(xiàn)良好的雙相組織，具有優(yōu)良的耐晶間腐蝕和塑韌。

在對(duì)雙相不銹鋼性能特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上, 了解雙相不銹鋼S31803 的焊接特點(diǎn)，S31803雙相不銹鋼管焊接工藝，設(shè)計(jì)雙相不銹鋼S31803（00Cr22Ni5Mo3N）的焊接工藝試驗(yàn)，通過(guò)焊后各項(xiàng)試驗(yàn)分析，進(jìn)而認(rèn)可雙相不銹鋼的焊接工藝。雙相不銹鋼管S31803 的規(guī)格為管徑42mm，壁厚3mm，屬于小直徑鋼管，其成分和機(jī)械性能參數(shù)如下表1-1，1-2，S31803 屬于**類(lèi)中合金型不銹鋼。

根據(jù)我廠實(shí)際生產(chǎn)條件，對(duì)于管子一般采用CO2 焊和TIG 焊，而經(jīng)過(guò)分析，小直徑管材焊接時(shí)必須采用單面焊雙面成形工藝，如果使用CO2 焊，管材內(nèi)壁的焊縫成形難以控制，而用TIG 焊就容易的多。在使用TIG 焊的時(shí)候，應(yīng)選用雙相不銹鋼相匹配的專(zhuān)用焊接材料，在這里我們選用TGS-329M 型號(hào)的TIG 焊絲。焊絲成分分析如下表2。

根據(jù)工藝要求，對(duì)管子的焊接，一般采取水平固定焊（5G）和垂直固定焊（2G）兩種焊接位置，而針對(duì)每種工藝，考慮到焊后試驗(yàn)的取樣，所以每個(gè)位置應(yīng)該少兩根管子以保證力學(xué)性能試驗(yàn)。焊接現(xiàn)場(chǎng)工藝記錄如圖1，圖2。

工藝要求：

1、焊接時(shí)采用直流反接DC(-)；

2、焊前需將管子對(duì)接面倒小角，打磨光滑進(jìn)行4 點(diǎn)定位；水平定位焊時(shí)需在底部做標(biāo)記，以方便取樣試驗(yàn)；

3、打底焊時(shí)焊縫厚度應(yīng)盡量薄，與根部熔合良好，收弧時(shí)要成緩坡形，如有收弧縮孔，應(yīng)用磨光機(jī)磨掉。S31803雙相不銹鋼管焊接工藝，必須在坡口內(nèi)引弧熄弧，熄弧時(shí)應(yīng)填滿(mǎn)弧坑，防止弧坑裂紋。

4、TIG 焊接時(shí)，為了保證管材內(nèi)壁具有滿(mǎn)意的焊縫熔合和成形，必須在管內(nèi)充氬氣，開(kāi)始焊接前應(yīng)進(jìn)行通氣3~5 分鐘，通氣的速度為5~10L/min，以保證氬氣取代管內(nèi)原有的空氣。

5、層間溫度應(yīng)不大于150℃。對(duì)于雙相不銹鋼，導(dǎo)熱性強(qiáng)，熔化性低，可以通過(guò)急冷方式進(jìn)行降溫控制。在焊接時(shí)，焊絲直線(xiàn)運(yùn)絲，不作橫向擺動(dòng)，可以避免焊縫過(guò)熱。焊后外觀檢驗(yàn)，檢查焊縫外表面和內(nèi)表面，外表面無(wú)缺陷，內(nèi)表面經(jīng)仔細(xì)觀察，沒(méi)有出現(xiàn)未焊透和內(nèi)凹的現(xiàn)象；通過(guò)進(jìn)一步的無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)RT 和PT。經(jīng)過(guò)分析，檢驗(yàn)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)。此外，我們還對(duì)焊接試樣進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)。晶間腐蝕試驗(yàn)包括壓扁和彎曲兩種，對(duì)于本試樣，我們進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。按不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法，試樣經(jīng)700℃±10℃保溫30 分鐘，然后水冷，在硫酸-硫酸銅-銅屑中進(jìn)行20 小時(shí)的沸騰試驗(yàn)。以試樣管壁厚度2 倍為彎心直徑，經(jīng)90 度彎曲后檢驗(yàn)，用5 倍放大鏡管觀察，雙相不銹鋼試樣無(wú)晶間腐蝕裂紋。S31803雙相不銹鋼管焊接工藝，用宏觀分析的方法對(duì)試樣進(jìn)行酸蝕后檢驗(yàn)，亦無(wú)發(fā)現(xiàn)宏觀缺陷。

在微觀上，對(duì)焊縫和母材進(jìn)行鐵素體的測(cè)定，截取焊縫及母材的剖面試樣，磨拋及試劑侵蝕后在顯微鏡下觀察，試樣焊縫及母材基體組織均為奧氏體+鐵素體。采用Sisc Ias8 圖像分析軟件測(cè)定母材之鐵素體含量，公測(cè)10 個(gè)視場(chǎng)，取平均值，檢測(cè)結(jié)果為母材之鐵素體含量約47%,奧氏體含量約53%（100%-鐵素體含量），見(jiàn)圖4-1，圖4-2。1 號(hào)焊縫組織形貌

經(jīng)分析，可進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，其中力學(xué)性能取樣為拉伸2 根，正反彎各2 根，以及宏觀一塊。拉伸、彎曲參數(shù)符合CCS 船規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。到此為止，所有對(duì)于檢驗(yàn)焊后材料性能的各項(xiàng)試驗(yàn)都已經(jīng)完成，在試驗(yàn)中嚴(yán)格遵守CCS船規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，由CCS 驗(yàn)船師參與焊接試驗(yàn)和焊后檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，可以總結(jié)出雙相不銹鋼焊接工藝：采用99.99％氬氣惰性氣體保護(hù)，進(jìn)行手工鎢極氬弧焊焊接。S31803雙相不銹鋼管焊接工藝，在焊接雙相不銹鋼時(shí)，可獲得鐵素體和奧氏體比例相對(duì)均衡的金相組織，經(jīng)測(cè)定鐵素體含量約在45-65％之間；焊接接頭的機(jī)械性能和耐腐蝕性可充分得到保證，經(jīng)測(cè)定其抗拉強(qiáng)度在740N/mm2 左右。此項(xiàng)焊接工藝已獲得CCS 船級(jí)社認(rèn)可，并獲得CCS 認(rèn)可證書(shū)。