双相不锈钢的焊接性及其焊接材料

固溶
1.双相不锈钢简介
双相不锈钢的冶炼要求高，采用真空脱碳 （VOD）和氩气脱碳（AOD），价贵产量小， 约占世界不锈钢产量的1%，1990年2.4万吨， 1999年11万吨，2002年约20万吨。 中国双相不锈钢上世纪60年代开始研究，分 Cr18、Cr22、Cr25三种，产量大约2000吨， 2001年用量约4000吨，有1/2随工程进口。
Ni
10 12 5 6 7
Mo
2 3 3 4
N
0.15 0.20 0.25
PRE N 20 25 34 38 42
组织 奥 氏 体 双 相 钢
308L 0.03 316L 0.03 2205 0.03 255 0.03 2507 0.03
1.双相不锈钢简介
不同组织不锈钢的力学性能
组织 类别 奥氏 体 热处 理状 态 固溶
双相不锈钢的不足之处（与奥氏体钢相比）
耐热性较低 250℃以下 锻压、冷冲 成型性不如 奥氏体钢 存在中温脆 性区σ相、 475℃脆性
1.双相不锈钢简介
评价抗局部孔蚀的能力用PREN（抗孔蚀当量指 数）表示： PREN=Cr%+3.3Mo%+16N%
钢种 化学成分（%）
C
Cr
20 18 22 25 25
1. 双相不锈钢简介 双相不锈钢组织应奥氏体A50%，铁素体F50%
，
302826 242220 1816 1412 108ห้องสมุดไป่ตู้6 4 2
实际二者比例60%～40%。
A
26-21
镍当量=%Ni+30×%C+0.5×%Mn
A+M
23-13 18-12-2 A+F (A1002) 19-10 E2510 29-9 E2209 A+M+F
2.双相不锈钢的焊接性
焊后经检验如发现有σ相和 α ′相（475℃脆性） 可用固溶处理消除。
双相不锈钢固溶处理及σ相、475℃脆性的温度范围 内容 固溶处理温度 σ相形成温度 475℃脆性 (α ′) SAF2205及 2507双相钢 等 1040℃ 700～950℃ 300～525℃ 超级双相钢 （00Cr25Ni7Mo3C uN等） 1025～1100℃ 700～1000℃ 320～550℃
A-奥氏 体 F-铁素体 M-马氏 体
M
M+F
F+M
0 2 4
F
不锈钢焊缝金相组织在舍菲尔组织图中的参考位置
铬当量=%Cr+%Mo+1.5×%Si+0.5×%Nb
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
1.双相不锈钢简介
双相不锈钢的最大优点 对氯化物、 硫化物有优 异的抗SCC 抗点蚀、缝 隙洞穴腐蚀 能力强 比奥氏体钢 σS高近一倍 塑韧性好 线胀系数比 奥氏体钢低 接近低碳钢
2.双相不锈钢的焊接性
双相不锈钢的焊接性兼顾了奥氏体钢和铁素体 钢各自的优点，削弱了各自的不足。
双相不锈钢的焊接性 热裂纹敏 感性低于 奥氏体钢 因 F≈50% 可打乱A 结晶方向 氢致冷裂 低于低合 金钢因 A≈50% 可溶氢 存在脆性区 σ相（700～ 950℃） 475℃脆性 （α ′相）工 作温度低于 250℃ 焊接HAZ 快冷非平 衡多余铁 素体引起 腐蚀及脆 化
力学性能 σS (MPa)
205～ 300 550～ 580 560～ 590 400～ 450
硬 度 δ5 (% HV ) ≥4 200 0 30 220 20 270 30 250
钢种
σb (MPa)
520～ 580 750～ 780 760～ 780 620～ 650
0Cr18Ni9
双相 钢
SAF2205 DP-3W 0Cr26Ni5 Mo2
SAF2205 DP-3 第 二 08X21H6M 代 2T 0Cr21Ni5Ti 第 三 代 SAF2507 DP-3W 0Cr26Ni5 Mo3
22.0 5.5 3.0 ≤0.8 ≤2.0 W=0. 25.0 6.5 3.5 4 21.0 6.5 2.0 22.0 5.8 - ≤0.8 ≤0.8 25.5 7.0 4.5 W=2. 25.0 7.0 3.0 5 26.5 5.0 3.0 ≤1.0 1.0
3.双相不锈钢的焊接材料
双相不锈钢的种类虽多，但工程上应用最
多的是SAF2205(00Cr22Ni5Mo3N)，约占
80%，超级双相钢
SAF2750(00Cr25Ni7Mo4N)约占13%。
配套的焊接材料多用 E2209(00Cr23Ni9Mo3N)和 E2510(00Cr25Ni10Mo4N)，国内用 E312(29-9)较多，如金桥A1002(29-9)，大
西洋CHS29.9，锦泰JS312、JS2209等。
3.双相不锈钢的焊接材料
双相钢及异种金属的焊接材料
钢种 2304(Cr18) 2205(Cr22) 255(Cr25) 超级双相钢 304 316 低合金高强钢 2304(Cr18 2205(Cr22 255(Cr25) ) ) E2209 E2304 E2209 E2209 E2209 E309LMo E2209 E309LMo E2209 E309L E2209 E2209 E2510 E2510 E309LMo E2209 E309LMo E2209 E309L E2209 E2510 E2510 E2510 E309LMo E2209 E309LMo E2209 E309L 超级双相钢 E2209 E2510 E2510 E2510 E309LMo E309LMo E2209 E309L
1.双相不锈钢简介
在一些氯化物、硫化物、醋酸、甲酸等介 质的石化装置中，一般奥氏体不锈钢难以防止 应力腐蚀（SCC）、点蚀和洞穴式局部腐蚀。 双相不锈钢的研究、开发、应用经历了三代：
1.双相不锈钢简介
三代双相不锈钢的部分牌号及化学成分（%）
钢牌号 第 一 代 3RE60 Uranus50 国别 瑞典 芬兰 瑞典 日本 俄国 中国 瑞典 日本 中国 C 0.03 0.04 0.03 0.03 ≤0.08 0.06 0.03 0.03 0.05 Cr 18.5 21.5 Ni M o Si 1.7 Mn 2.0 N 0.1 4 0.2 0 0.3 0 0.3 2 其他 Cu=1.0 ～2.0 Cu=0.2 ～ 0.8 Ti=5(C %～ 0.02) Cu=0.5 Cu=0.8 4.9 2.7 6.5 1.5