2205双相不锈钢的焊接
铁路货车2205双相不锈钢的焊接
用熔化极气体保护焊工艺来进行双相不锈钢 的焊接。 焊 接材 料要 选用 Ｎ 和 Ｎ含量 多 的材 料 ， ｉ 以利 于焊 后 金 属达到最佳的铁素体和奥氏体含量 比例。
作者 简介 ： 张 志昌 ， ６ １ ７年 出生 ， ９ 高级 工程 师， 主要从 事货 车
焊 接 工 艺 的研 究 工作 。
表 ４ 焊 接 接 头 拉 伸 试 钢 ２ ０ １ ２ ５具有 较好 的焊接 工 艺性 ， 一 般情 况下 ， 焊前 不需 预 热 ， 后也 不用 热处 理 。 焊 ３ ２ 冲击试 验 ． 在 试件 的焊 缝 和 热 影 响 区开 缺 口， 验 温 度 为 室 试 温 ， 验结 果见 表 ５ 试 。
结 果见 表 ６ 。
表 ６ 各个试样的铁索体和奥 氏体 的含量 ｆ ） ％
共 试 验 ４组 拉 伸 试 样 ， 伸 试 验 时 未 出现 明 显 屈 拉 服现 象 ， 断裂位 置 均在母 材 ， 明焊 接 接 头抗 拉 强 度 优 说 于母材 ， 足基 本 强度要 求 。具体 见 表 ４ 满 。
表 ５ 焊 接 接 头 冲 击试 验 （ 温 ） 室
（ ）焊 接 时应 严 格 控 制 工 艺参 数 ， ２ 防止 热 输 入 过 大或 过小 ， 以利于 焊缝 生成 最 佳 的 铁 素体 比例 ， 到 优 得
良的焊接 接 头 。 （ ）根 据铁 路 货 车 的结 构 特 点 及 制 造 要 求 ， 选 ３ 可
６ ２ １ 年第 １ ０ ０１ ２期
表 ３ 焊接工艺参数
３ ３ 硬度 试验 ．
．
对全 焊缝 截 面试样 进行 维 氏硬度 测试 ， 图 ５ 见 。
宝
一
ｊ 四
硬 度 点 分 布
图 ５ 焊接接头 硬度 分布图
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。
2205双相不锈钢复合板焊接工艺
2205双相不锈钢复合板焊接工艺1、材料特性1.1 2205双相不锈钢成分特点2205双相不锈钢（00Cr22Ni5Mo3N）是中合金双相不锈钢的代表品种，组织中铁素体和奥氏体各约占50%，其成分特点是超低碳、含氮，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损伤钢的塑韧性，又增强了其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。
由于其具有良好的耐腐蚀性能、力学性能、加工性能和焊接性能，广泛应用于石油和天然气工业、化学和石化加工工业、化肥工业、运输业、造纸和制盐轻工业等。
1.2 2205/Q235B双相不锈钢复合板的生产机制及特点2205/Q235B双相不锈钢复合板材料是采用基材Q235B和复材2205不锈钢爆炸焊接而成。
爆炸焊接生产复合板以炸药为能源介质，利用爆炸产生的冲击波推动复板向基板运动，在排出间隙中气体的同时通过撞击，在接触界面上发生薄层金属的塑形变形、融化和原子间的扩散，从而使金属板之间焊合。
大量的研究以及成熟的生产工艺都表明，复合板各元素在界面附近为梯度过渡，呈渐进分布，复合板基材/复材界面区域形成牢固的冶金结合过渡区。
达到在不降低使用效果（防腐性能、机械强度等）的前提下节约资源、降低成本的效果。
2、焊接性2.1复材的焊接2205双相钢钢为超低碳的奥氏体-铁素体不锈钢，在通过固溶处理后具有良好的韧性、强度和焊接性，由于该钢Cr当量与Ni当量比值适当，在高温加热后仍保留有较大量的一次奥氏体组织，又可使二次奥氏体组织在冷却中生成，使钢中的奥氏体相总量不低于30%～40%，因而使钢具有良好的耐腐蚀性能；因母材中含有较高的N，焊接近缝区不会形成单相铁素体区，奥氏体含量一般不低于30%。
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。
通常焊前不预热，焊后不热处理。
2.2过渡层的焊接2205/Q235B复合板焊接过渡层时，由于其符合界面成分复杂，要在保证熔合良好的前提下，尽量减少基材金属的熔入量，即降低熔合比。
2205双相不锈钢的焊接工艺规程
2205双相不锈钢的焊接工艺规程双相不锈钢的焊接工艺规程随着工业技术的不断发展，奥氏体不锈钢已经不能满足应力腐蚀、点腐蚀和缝隙隧洞式腐蚀的要求。
为此，冶金工作者研制出了双相不锈钢，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，成为一种可焊接的结构材料。
双相不锈钢的固溶组织中铁素体相和奥氏体相各约占50％，一般量少相的含量也需要达到30%。
在含C较低的情况下，Cr含量在18%-28%，Ni含量在3%-10%。
有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。
与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间副食和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。
双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
双相不锈钢的应用范围不断扩大，除了在石油化工领域中用于、管道和零部件等，还在一般民用工程和能源交通方面得到广泛应用，如桥梁、飞机、船舶、汽车以及沿海城市和化工区的装饰建筑等。
双相不锈钢的发展经历了三代历程，我国的应用也在逐步增加。
在正确控制化学成分和热处理工艺的基础上，双相不锈钢的焊接工艺规程也得到了不断完善。
1.1.1 石油和天然气工业石油和天然气工业是国外应用双相不锈钢的主要领域之一，目前已铺设了1000公里的油气输送管线。
国内只有南海油田少量使用，且全部进口。
另外，西气东输工程在考虑使用双相不锈钢焊管作为集气管线，国内已有条件生产和制造。
炼油工业是最早使用国产双相不锈钢的部门之一。
在南京、镇海、天津、济南等炼化公司中，多集中使用双相不锈钢于常减压蒸馏塔的塔顶衬里（或复合板）、塔内构件、空冷器和水冷器等，最长的使用时间已达20年。
___是我国最大的炼油基地，加工能力为1600万吨，已进入世界百强，冷凝冷却系统中多套设备使用双相不锈钢。
2205双相不锈钢焊接注意事项
2205双相不锈钢焊接注意事项
哎呀呀，2205 双相不锈钢焊接可不能掉以轻心啊！这可是个技术活，稍有不慎就可能出大问题呀！
就说焊接材料的选择吧，那可得精挑细选！不能随便抓个材料就用，这就好比给战士选武器，得选趁手的才行！要保证材料的质量和性能，不然怎么能打造出坚固的焊缝呢！
还有焊接工艺参数，这可不能瞎定呀！电流、电压、焊接速度，都得根据实际情况精准调整，就像给汽车调引擎，每个零件都得配合得恰到好处！
焊接环境也至关重要啊！不能在灰尘满天飞、潮湿得能滴水的地方焊接，这可不是闹着玩的，不然会严重影响焊接质量的！
焊接过程中，要时刻留意焊缝的成型，不能马虎大意！一旦发现有缺陷，赶紧处理，千万别等问题严重了才后悔，这就跟治病一样，早发现早治疗！
而且啊，焊接完成后，检验工作不能少！别觉得麻烦，这可是保证质量的最后一道关卡，得像检查宝贝一样仔细认真！
总之啊，2205 双相不锈钢焊接注意事项一定要牢记在心，不能敷衍了事。
只有用心对待，才能保证焊接质量，让工程顺利进行呀！。
2205+Q235B双相不锈钢复合板的搭接焊接工艺
2205+Q235B双相不锈钢复合板的搭接焊
接工艺
简介
本文档旨在探讨2205+Q235B双相不锈钢复合板的搭接焊接工艺。
我们将介绍该复合板的特性、焊接的必要性以及实施焊接的具体步骤和注意事项。
复合板特性
2205+Q235B双相不锈钢复合板由高强度双相不锈钢2205和低碳结构钢Q235B组成。
该复合板具有以下特性：
- 高强度和良好的韧性
- 优异的耐腐蚀性能
- 良好的焊接性能
焊接的必要性
搭接焊接是将两块复合板连接在一起形成更大尺寸的板材的常用方法。
在某些工程中，需要使用2205+Q235B双相不锈钢复合板的大尺寸板材，因此搭接焊接是必要的。
焊接步骤和注意事项
为了保证焊接质量和连接强度，以下是实施2205+Q235B双相不锈钢复合板搭接焊接的步骤和注意事项：
1. 确保焊接区域的清洁，并去除可能影响焊接质量的杂质和污染物。
2. 使用适当的焊接工艺和设备，如TIG（钨极氩弧焊）焊接。
3. 控制焊接参数，如电流、电压和焊接速度，以确保合适的焊接质量。
4. 确保合适的焊接温度范围，避免过高的温度导致结构变形或缺陷。
5. 在焊接完成后，进行焊缝检测和质量评估，以确保焊接质量符合标准要求。
结论
2205+Q235B双相不锈钢复合板的搭接焊接工艺是实现大尺寸板材的常用方法。
通过遵循适当的焊接步骤和注意事项，可以保证焊接质量和连接强度。
为了获得最佳结果，建议在实施焊接前进行合适的焊接试验并遵循相关的标准和规范。
2205、Q235B双向不锈钢复合板焊接工艺(网上资料)
焊接工艺在焊接工艺评定的基础上，母液桶的制安正式开始。
施工程序如下：4.1选择焊接方式及焊接材料，见下表：注：以上适用于所有焊缝。
焊接材料入库时，应仔细核对合格证、质量证明书，符合相应标准后才能投入使用。
将焊材存放在干燥、通风良好、温度>5℃，且空气相对湿度<60%的库房内；设置焊材二级库，并由保管员专门负责焊材的保管、烘烤、发放和回收，并做好各种记录；焊条使用前按说明书的要求进行烘烤，然后存放到100～150℃恒温箱里随用随取；焊条使用超过4小时应重新烘烤，并且重复烘烤不得超过两次；焊工凭焊接技术员签发的领料单领取焊材。
4.2坡口加工（坡口样式见表3.3）现场复材面和过渡层都采用等离子弧切割方法开制坡口，并用磨光机进行修磨。
应避免将切割熔渣溅落在母材表面上，坡口表面应平整、光洁。
基层采用板式坡口机。
4.3焊前清理焊前应采用机械方法及有机溶剂，将焊接坡口内外两侧至少各20mm范围内的油、漆、锈、垢、毛刺、氧化膜等清除干净，且坡口表面不得有裂纹、夹层等缺陷；多层多道焊时，必须清除前道焊缝表面的熔渣和缺陷等。
为防止焊接飞溅物污染不锈钢表面，应在坡口两侧各100mm范围内涂上石灰水。
4.4组对为避免增加内应力和产生应力集中，内外壁应尽量平齐，其内壁错边量不宜超过壁厚的10%，且不大于0.5mm；不得对焊接接头进行加热校正，不得用强力对口。
厚度相同（基材与复材厚度均相同）的不锈钢复合钢板焊件的装配，应以复材表面为基准。
厚度不同（或复材厚度不同，或基材厚度不同，或两者均不同）的不锈钢复合钢板焊件的装配基准，按设计图样的规定执行。
4.5定位焊定位焊缝只允许焊在基层母材上，且应由持证焊工承担。
若发现定位焊缝出现裂纹或其它不允许存在的缺陷时，应予铲除，并移位再焊。
4.6正式焊接1）焊接规范参数见表3.4：采用磨光机进行清根，层间温度<100℃。
2）焊接顺序：基层——过渡层——复层。
焊接复层前应用磨光机清根，深度2mm。
2205不锈钢的焊接工艺
2205不锈钢的焊接工艺2205不锈钢是一种新型的不锈钢材料，因为它所具有的优异的性能而被广大用户所喜爱，它在应用领域上不断地摸索前进，使得已经在其同行业有了一定的地位，既如此，它的质量问题就成为了我们比较关注的问题，质量问题的考量可以从两面入手，一个是其材质问题，另一个就是其焊接工艺方面，那么今天阐述一下其焊接有哪些工艺。
1）焊前准备采用机加工制备试板坡口，用不锈钢专用砂轮片打磨坡口及坡口两侧各30mm范围，并用丙酮清洗，以除去氧化膜、油污。
2）焊接方法一般的焊接方法，如焊条电弧焊、钨极氩弧焊和熔化极气体保护焊埋弧焊等，都可用于双相不锈钢的焊接。
3）焊材的选择对于焊条电弧焊，根据耐腐蚀性，接头韧性的要求即焊接位置，可选用酸性或碱性焊条。
4）焊接工艺参数的选择焊接线能量太大或太小都不好，一般控制在0.5～2.5kJ/cm范围，其具体大小要根据焊件厚度选择。
5）焊接熔池及背面的保护气体保护焊时保护气体中加氮可以提高焊缝的耐蚀性。
有效的背面气体保护是保证焊接质量的前提，保护气体的纯度应满足工艺要求，应采取有效的背面保护工装，开始焊接时要对焊缝背面的氧含量进行检测，满足工艺要求后才能开始焊接。
6）定位焊缝定位焊缝焊接时，如果长度过短，焊接未建立起平衡过程即结束，焊缝冷却会很快，可能导致铁素体含量过高、低韧性并因氮化物析出而降低耐腐蚀性能。
因此，如采用定位焊，对定位焊缝的最短长度应进行规定，且应采用较大热输入规范参数。
7）焊接过程材料的保护材料表面的弧击和起弧，是一个瞬间的高温过程，冷却速度很快，表面显微组织中铁素体含量很高，这种组织对裂纹和腐蚀很敏感，应尽力避免，如果产生必须用细砂轮打磨去除。
现场焊接过程中材料的保护非常重要，应避免碳钢、铜、低熔点金属或其它杂质对不锈钢的污染，可能情况下，不锈钢和碳钢管应分开存放和焊接。
焊接和切割过程中应采取措施防止飞溅、弧击、渗碳、局部过热等。
以上简单的介绍不知道您了解了没有，焊接工艺的要求还得需要焊接人员具有更加专业的焊接经验和知识才可以，在焊接的过程中，一定要对每个方面都要特别关注，以免在焊接中出现不必要的问题。
2205+Q235B双相不锈钢复合板的焊接工艺
2205+Q235B不锈钢复合板的焊接工艺规程一、焊接工艺的选择1、覆层焊接工艺的选择双相不锈钢2205 具有良好的焊接性，但双相不锈钢2205 中具有较高的铁素体，当拘束度较大及焊缝金属含氢量较高时，存在焊接氢致裂纹的危险，因此，焊接材料选择与焊接过程中应严格控制氢的来源，选用钨极惰性气体保护焊的方法进行双相不锈钢2205 的焊接，其特点是焊接质量优良。
为了平衡焊缝金属中的相比例，应选择比母材2205 具有更高奥氏体形成元素的填充材料，通常是增加焊丝中Ni 和N 的含量，因此，根据母材2205 的化学成分，确定选用ER2209 焊丝，直径2.0mm。
双相不锈钢复板2205和焊丝ER2209化学成分见表1。
2、基层焊接工艺的选择基层材料为Q235B,焊接方式及焊材可选用多种方式，如选用焊条 J422 或J427，埋弧焊焊丝 H08A 焊剂 HJ431，氩弧焊：焊丝H08Mn2Si，CO2保护焊H08Mn2Si。
焊接基层焊道不得触及和熔化复材，先焊基材时，其焊道根部或表面，应距复合界面1-2mm。
焊缝余高应符合有关标准的规定。
3、坡口形式及尺寸的选择由于填充材料ER2209 具有更高的奥氏体形成元素含量，对优化焊缝金属中的奥氏体、铁素体的比例起着很大作用，因此应保证焊缝金属中的填充材料比例尽可能高，减少熔合比，并考虑到加工的便利及厚度较薄（2+6mm），建议采用采用V 型坡口，接头的坡口角度和间隙需较大些，无钝边，坡口形式及尺寸见表2。
坡口加工一般采用机械方法制成。
若采用等离子切割、气割等方法开制坡口，则必须去除复材表面的氧化层，加工完的坡口要进行外观检查，不得有裂纹和分层，否则应进行修补。
二、焊接操作规范（一）焊前准备1、下料1.1划线应在清洁的木板或光洁的平台上进行，加工过程中不能去除的复合钢板材料表面严禁用钢针划线或打冲印。
1.2下料时，应将不锈钢复合钢板原材料移至专用场地用等离子切割或机械切割方法下料。
2205双相不锈钢焊接和焊后热处理工艺
2205双相不锈钢焊接和焊后热处理⼯艺2205双相不锈钢焊接和焊后热处理⼯艺研究摘要：采⽤了等离⼦弧焊（PAW）打底+钨极氩弧焊（TIG）盖⾯和等离⼦弧焊（PAW）打底+熔化极氩弧焊（MIG）盖⾯两种焊接⼯艺焊接2205双相不锈钢，并对焊接接头进⾏了固溶处理，对采⽤两种焊接⼯艺的焊件进⾏⾦相组织、铁素体-奥⽒体两相⽐例、⼒学性能以及耐点腐蚀性检测。
结果表明，两种焊接⼯艺都可以保证焊接接头的各项性能均能满⾜技术要求，TIG焊盖⾯的焊接接头铁素体含量低于MIG 焊盖⾯，且冲击韧性也于优于MIG焊盖⾯，⽽MIG焊盖⾯的焊接接头的耐点腐蚀性能优于TIG焊盖⾯。
关键词：2205双相不锈钢TIG焊MIG焊⼒学性能点腐蚀⼀、引⾔双相不锈钢是由奥⽒体和铁素体两相组成，当两相⽐例约为50％时，双相不锈钢将奥⽒体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所有的较⾼强度和耐氯化物应⼒腐蚀性能结合在⼀起，使其兼具奥⽒体不锈钢和铁素体不锈钢的优点。
2205双相不锈钢是20世纪70年代⾸先由瑞典研制成功，材料牌号为SAF2205，属于第⼆代双相不锈钢。
中国在80年代初开始研究相当SAF2205的00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢，它是⼀种典型的含N、超低碳、双相铁素体—奥⽒体不锈钢，它具有较⾼的屈服强度（为奥⽒体不锈钢的⼆倍）及良好的塑性，有良好的低温冲击性能，优良的耐应⼒腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀性能；与奥⽒体不锈钢相⽐，具有导热系数⼤、线膨胀系数⼩、可焊性好、热裂倾向⼩、钢中含镍量较⼩、价格相对便宜等优点，使其⼴泛应⽤于化⼯、⽯油能源及海洋等领域，是⽬前应⽤最普遍的双相不锈钢材料。
本实验分别采⽤了两种不同焊接⽅法进⾏对⽐，在焊后对焊接接送进⾏了热处理，研究了焊接和热影响区组织及性能变化和奥⽒体-铁素体相⽐例对其的影响。
⼆、实验材料和实验⽅法1、实验材料实验采⽤太原钢铁公司⽣的2205双相不锈钢，其化学成分和⼒学性能如表1和表2所⽰。
2205双相不锈钢与304奥氏体不锈钢的焊接.
换热器、反应器等设备,采用双相不锈钢能够延长设备的使用寿命,如炼油厂的换热器常常处于HCl、H 2S的腐蚀环境中,双相不锈钢制造的换热器的管板可用奥氏体不锈钢,这样既节省了资金,又能保证
结构的使用性能。
这涉及到双相不锈钢与奥氏体不锈钢异种金属的焊接问题。异种钢焊接的主要困难在于异种金属之间的物理和化学性能差异较大,在焊接过程中经常会出现合金元素的迁移、组织发生变化等现象导致接头性能变差,异种金属的热膨胀
由表3可知,接头的抗拉强度平均值为653MPa ,断裂均发生在抗拉强度较低的304奥氏体不锈钢母材侧,完全满足工程结构对接头的强度要求。因此,从接头强度角度来看,接头熔合区的组织和性
能是合格的,它不是整个焊接接头的薄弱环节。
究其原因,因为采用含高铬、镍合金元素的不锈钢焊条作填充材料,接头中的合金元素含量高于母材中的合金元素含量,合金元素起到置换或者间隙强化的作用,在拉伸过程中使位错产生钉扎,
组织中奥氏体相和铁素体相大约各占一半,兼有两相组织特征。双相不锈钢综合了奥氏体型和铁素体型不锈钢两者的优点,即奥氏体不锈钢具有的良好韧性和焊接性能,铁素体不锈钢具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能,因此,被广泛应用于天然
气和石油管道、
热交换器、压力容器和造纸工业中,其中在焊接件和焊接结构的应用尤其广泛[1]。在含有氯离子、硫化氢介质等腐蚀环境中使用的压力容
austenitic stainless steel ;dissimilar metal ;welding technology收稿日期:2009-07-13;修回日期:2010-05-17
作者简介:李燕(1984—,女,湖北襄樊人,在读硕士,主要
从事异种金属焊接的研究。0前言
双相不锈钢(Duplex Stainless Steel ,DSS的固溶
浅谈2205双相不锈钢焊接接头相比例的控制
摘要:2205双相不锈钢焊接接头成型过程中，为了提高焊缝和热影响区(HAZ)的韧塑性和耐蚀性，需要严格控制其相比例。
结合2205双相不锈钢的焊接性能，通过层间温度的合理控制、焊接材料的合理选择、保护气体的合理搭配等方面阐述如何获得更好的相比例和相形态分布，为2205双相不锈钢的现场焊接提供指导。
关键词:相比例双相不锈钢热影响区(HAZ)1概述2205双相不锈钢作为一种重要的工程材料，在石油、天然气和化工等领域得到广泛的使用。
对于这种钢材来说，其特点是：同时具有铁素体和奥氏体的双相结构，铁素体的存在使其具有较高的强度和耐氯化物应力腐蚀性能，奥氏体的存在使其具有良好的韧性和耐腐蚀性能；在焊接双相不锈钢的过程中，保证焊接接头的韧塑性和耐蚀性是关键因素。
也就是说期望得到的焊接接头的各项性能指标能与母材金属相同；那就需要在焊接过程中严格控制焊接工艺来实现，本文针对施工现场各影响因素的控制进行分析，从而获得相比例与母材相近的焊接接头。
2层间温度的合理控制通常情况下，为了确保焊接接头具有较高的焊接质量，需要对二次热循环的影响进行充分的考虑，通过多层多道焊接的方式进行焊接。
在脆性区间内，为了减少焊缝的冷却时间，将脆性相析出的可能性降到最低，通常情况下需要对层间温度进行严格控制。
因此，需要将层间温度控制在150℃。
因为，在进行焊接的过程中，前道焊缝受到后续焊道热处理的影响，进而在一定程度上使得焊缝金属中的铁素体转变为奥氏体，进而使得奥氏体在热影响区的数量会不断增多，从而改善了整个焊接接头的组织和性能。
3焊接热输入的控制对管线进行焊接时，不需要进行相应的预热处理，这是因为预热通常情况下会使焊接热影响区的冷却速度降低。
但是，对于钢材来说，预热能够降低其表面的湿气，当采用预热的方式降低钢材表面的湿气时，首先需要对焊缝表面进行清理，然后将其均匀地加热到95℃；对于焊缝来说，如果冷却速度过快，在焊接热影响区，使得铁素体含量进一步增大，为了控制焊接接头相比例，在这种情况下通过预热处理是有意义的，但是热输入需要进行严格的控制[1]。
2205双相不锈钢的焊接工艺规程
2205双相不锈钢的焊接工艺规程1 绪论随着工业技术的日益发展，一般奥氏体不锈钢难以满足应力腐蚀、点腐蚀和缝隙隧洞式腐蚀的要求。
为此，冶金工作者进行了大量研究，研制出奥氏体—铁素体型不锈钢，即双相不锈钢。
传统的奥氏体不锈钢在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀方面的抗力不足，尤其是应力腐蚀引起的断裂，其危害性极大。
双相不锈钢是近二十年来开发的新钢种。
通过正确控制各合金元素比例和热处理工艺使其固溶组织中铁素体相和奥氏体相各约占50％，从而将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。
所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。
在含C较低的情况下，Cr含量在18%-28%，Ni含量在3%-10%。
有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。
与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间副食和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。
双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类。
上世纪30年代就已在瑞典的试验室中研制出双相不锈钢（3RE60、Uranus50等），但是双相不锈钢真正产业化还是在上世纪60年代以后，其发展经历了3代历程。
1.1 我国双相不锈钢的应用双相不锈钢是根据石油化工中强酸强碱造成的局部点蚀、应力腐蚀以及孔穴式腐蚀现象，一般不锈钢难以胜任的容器、管道以及零部件等而研制的，但由于双相不锈钢除具有很强的各类抗腐蚀性能之外，还具有很好的强度和韧性，为此，在一般民用工程和能源交通方面也逐步得到越来越多的应用，如桥梁、飞机、船舶、汽车以及沿海城市和化工区的装饰建筑等。
2205双相不锈钢复合钢板的焊接
中国石油集团的下属单位海南福山油田计量站集输管道工程建设中,设计单位在站场设计中使用了很多的新材料。
最有代表性的是2205双相不锈钢复合钢板在容器中的使用。
容器用钢板主要规格为: (3+12)m m、(3+16)mm、(3+20)m m的2205+16MnR不锈钢复合钢板。
海南福山油田计量站是中石化集团河南油田生产压力容器的专业厂家,具有A R2、A R3的容器生产和施工资质。
但是对2205双相不锈钢复合钢板的使用还是第一次,即常说的三新产品生产新材料、新技术、新工艺。
我就容器生产着重对使用(3+16)m m/2205+16MnR 不锈钢复合钢板的容器焊接过程做介绍。
12205双相不锈钢复合钢板的简介1.1性能特点2205双相不锈钢复合钢板是以双相不锈钢为复层的复合钢板。
其基层选用了16MnR钢板,这种钢板强度和刚度好,价格便宜;复层选用2205双相不锈钢板来满足耐腐蚀性,是在奥氏体不锈钢的基础上提高铬的含量及加入其他铁素体形成元素而形成的一种优良的不锈钢,在固溶组织中铁素体与奥氏体相的体积各占50%左右。
双相不锈钢具有良好的韧性、强度和可焊接性。
由于钢中Cr与Ni 的当量比值适当,在高温加热后仍然保留有较大的又可使二次奥氏体组织在冷却中生成,结果钢中奥氏体相当量不低30%-40%,因而具有良好的耐腐蚀性。
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。
热膨胀系数低,与低碳钢接近,使双相不锈钢与碳钢的连接较为合适,其使用性能优良。
与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢具有导热性能好的优点,因此不会产生很大的残余应力,具有更高的抵抗热裂纹的能力,故双相不锈钢可以采用大线能量焊接,最大的层间温度在150℃。
具有良好的焊接性,焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都小。
通常焊前不预热,焊后不热处理,由于有较高的氧含量,热影响区的单相铁素体化倾向较小。
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,冷却后总要保留更多的铁素体,从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹的敏感性。
SAF2205双相不锈钢焊接工艺分析
第3期2020年6月No.3 June，2020传统的不锈钢为奥氏体不锈钢，对晶间腐蚀和孔腐蚀的耐性表现不佳，影响了石油管道运输等工作的正常开展，使管道的使用寿命受到束缚，影响了生产企业的生产运输成本。
从20世纪70年代起，我国开始自主研究双相不锈钢的生产应用，并取得了比较突出的成绩。
根据我国独特的矿产资源分布特点，研究人员将稀土元素融入不锈钢的生产，降低了其中的氮质量浓度，研发的稀土双相不锈钢工艺加工性能、抗应力和抗腐蚀性能较好，已经投入生产使用。
1 SAF2205双相不锈钢概述1.1 SAF2205双相不锈钢性能特点双相不锈钢是指在生产中通过热加工将铁素体与奥氏体结合，各占约1/2，使用氮或其他元素以促进二者更好地融合。
双相不锈钢的优点十分明确，即可以兼顾铁素体和奥氏体的优势，在保持硬度和可加工性的基础上提高不锈钢材料的耐腐蚀性，延长材料的使用寿命，降低生产企业的成本。
SAF2205是双相不锈钢的一种，性能优越且价格较低，在实际的生产运输中应用十分广泛。
SAF2205双相不锈钢的抗拉强度可达到655 MPa ，双相不锈钢材质的密度更小、质量轻，线性热膨胀系数也低于奥氏体不锈钢，使SAF2205双相不锈钢的可加工性更突出，使用时不容易开裂，锻造和冶炼更便利[1]。
同时，由于添加了钼元素，双相不锈钢的孔抗蚀力当量值（Equivalent Value of Pitting Resistance ，PRE ）超过40，极大地弥补了传统不锈钢的缺点，在耐孔蚀和耐缝隙腐蚀方面表现更佳。
1.2 SAF2205双相不锈钢焊接分析焊接的工艺直接影响不锈钢管材的使用，由于双相不锈钢中独特的双重组织，在焊接管材焊缝处奥氏体因受热产生变化，逐渐向铁素体转变，即钢材内铁素体和奥氏体的比例发生变化，一旦材料内铁素体的质量分数超过60%，不锈钢的整体性能会下降，因此，要正确运用焊接技术，在接头处妥善处理，才能使焊接区域和母材保持同样的性能。
双相不锈钢2205的焊接工艺
双相不锈钢2205的焊接工艺摘要：近年来铁素体-奥氏体双相不锈钢的应用不断拓展，与传统的奥氏体不锈钢相比，铁素体-奥氏体双相不锈钢既拥有优良的耐腐蚀性能又拥有良好的力学性能，在性能方面具有较为明显的优势。
针对某海水淡化装置项目应用的双相不锈钢2205板材，选定了适用的焊接材料E2209-16，并对其焊接工艺特点进行了分析，最后通过焊接工艺试验进行了有效的验证。
关键词：双相不锈钢；2205；奥氏体不锈钢；焊接；焊接工艺评定引言：铁素体-奥氏体双相不锈钢的室温微观组织含有大约一半铁素体组织和一半奥氏体组织，因此既拥有优良的耐腐蚀性能又拥有良好的力学性能，作为一种焊接性能优异的不锈钢材料，自上世纪八十年代以来得以迅速开发和不断应用。
2205是当前应用较为广泛的一种双相不锈钢，烟气脱硫、海水淡化、建筑施工等诸多领域替代奥氏体不锈钢[1]。
一、性能优势某海水淡化装置项目按照美国标准进行设计和建造，相关部件需要大量使用不锈钢材料，其中与海水接触的水箱部件采用ASTM A240 2205双相不锈钢板拼接焊制而成。
将同样采用ASTM A240标准的双相不锈钢板2205与奥氏体不锈钢板304L、316L的化学成分列于表1当中。
运用ASTM A240采纳的耐点蚀当量计算公式可对其耐腐蚀能力进行对比。
按照耐点蚀当量PRE=Cr%+3.3×Mo%+16×N%，表1种的名义化学成分取中间值计算可知，2205通过添加Mo元素，增加N元素含量，增强了耐点蚀性能，PRE值远超304L和316L，可应用于更为苛刻的腐蚀环境。
与此同时，304L和316L的抗拉强度和屈服强度均为485 MPa和170 MPa，而2205的抗拉强度和屈服强度分别为655MPa和450MPa，在相同的强度要求下，可以采用较薄的壁厚设计。
表1 2205与奥氏体不锈钢化学成分和PRE对比二、焊材选择在水箱部件拼接焊制的过程中，需要对双相不锈钢2205板材进行焊接，并且存在双相不锈钢2205板材与奥氏体不锈钢316L板材之间的焊接接头。
2205双相不锈钢焊接、热处理、金相分析论文
1 前言双相不锈钢发展应用开始于20世纪30年代，至今已发展了三代双相不锈钢。
第一代双相不锈钢：(1) 以美国在20世纪40年代开发的AISI329钢为代表，含高Cr、Mo，耐局部腐蚀性能好，但含碳量较高（C≤0.10%），焊接后其接头耐腐蚀性和韧性都较差，使钢在应用上受到限制，只适用于铸锻件。
(2) 日本在美国329钢基础上降低了含碳量，开发了SUS329J1钢，可作为焊接用钢。
(3) 60年代中期，瑞典开发了著名的3RE60钢，特点是超低碳，含Cr量为18%。
焊接及成型性能良好，使之成为第一代双相不锈钢的代表钢种。
第二代双相不锈钢：(1) 20世纪80年代瑞典先开发了不含Mo的超低碳型双相不锈钢。
代表钢种为SAF2304钢。
(2) 而后在第一代双相钢的基础上开发了含氮的超低碳型双相不锈钢。
典型钢种是瑞典开发的SAF2205钢，使双相钢应用范围很广。
第三代双相不锈钢：(1) 20世纪50年代后期发展了超级双相不锈钢，其特点是含碳量低（≤0.03%）含Mo、N量高（Mo约为4%，N约为0.3%）；钢中铁素体含量达到40~45%；具有优良的抗点蚀能力，其PRE值大于40。
代表钢种为SAF2507钢。
双相不锈钢作为一种特殊的不锈钢材料，正在被日益广泛地应用于压力容器等相关的设备中。
双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比，在抗晶间腐蚀、腐蚀、点蚀、间隙腐蚀，特别是抗氯化物导致的应力腐蚀开裂方面具有绝对的优势。
在石油、化工领域里应用前景非常远大。
如表1-1所示为部分双相不锈钢的牌号与化学成分[1]。
表1-1 部分双相不锈钢的牌号与化学成分数据来源：2004年2月《焊接设备与材料[J].焊接技术》2 双相不锈钢双相不锈钢系指不锈钢中既有奥氏体（α），又有铁素体（γ）组织结构的钢种，而且此二相组织要独立存在，且含量较大。
一般认为，在奥氏体基体上有≥15%铁素体或在铁素体基体上有≥15%的奥氏体，均可称为奥氏体+铁素体双相不锈钢，本文简称为双相不锈钢。
双相不锈钢2205焊接工艺之浅见
双相不锈钢2205焊接工艺之浅见我公司在制作加氢反应器时（管板、换热管材质为双相钢），由于设计文件对焊缝的铁素体数要求为在35FN～65FN，还必须进行耐晶间腐蚀试验（按E法进行，试验标准GB/T 4334-2008）和耐点蚀性能试验（不锈钢三氯化铁法，试验标准GB/T 17897-1999）。
因此为了保证焊接质量，特意对其焊接性能做了研究，进行了焊接工艺评定，满足了技术要求，并将工艺应用到产品制造中，获得了成功。
1 材料性能2205双相不锈钢由于具有奥氏体+铁素体双相组织，且两个相组织的含量基本相当，故兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。
屈服强度可达400～550MPa，是普通奥氏体不锈钢的两倍。
与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的韧性高，脆性转变温度低，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点，如475℃脆性、热导率高、线膨胀系数小，具有超塑性及磁性等。
与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的强度高，特别是屈服强度显著提高，且耐孔蚀性、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能也有明显的改善。
2 焊接性能2205具有良好的焊接性，冷裂纹和热裂纹的敏感性较小。
焊接前不预热，焊后不进行热处理。
焊接参数及焊材选择合适时，焊接接头具有良好的力学性能。
3 焊接工艺评定根据2205的材料性能及焊接性能，分别制作了2组工艺评定，规格为500×200×10mm。
选用的焊接方法一组为钨极氩弧焊（GTAW），另一组为焊条电弧焊（SMAW）。
3.1 焊材的选择双相不锈钢选用的焊材，其特点是焊缝组织为奥氏体占优的双相组织，主要耐蚀元素（铬、钼等）含量与母材相当，从而保证与母材相当的耐蚀性。
为了保证焊缝中奥氏体的含量，通常是提高镍和氮的含量，也就是提高约2%～4%的镍当量。
在双相不锈钢母材中，一般都有一定量的氮含量，在焊材中也希望有一定的含氮量，但一般不宜太高，否則会产生气孔。
这样镍含量较高就成了焊材与母材的一个主要区别。
影响2205双相不锈钢焊接性因素的分析
钢 ， 是 一 种 典 型 的 含 Ｎ、 低 碳 、 相 ｏ＋ 不 锈 钢 。 该 它 超 双 ｒ ．
实 验 显 示 ， 着 混 合 气 体 中 Ｎ 分 压 的增 加 ， 缝 中 随 焊 氮 含 量 开 始迅 速增 加 随后 变 化 很 小 。焊 缝 中铁 素体 含 量 隧 氮含 量 的 增加 呈 线性 下 降 ，在 Ａ 气 中加 ２ ｒ ％的 Ｎ 效 果
＼
２０ ２ ５双 相 不 锈 钢 的 主要 成 分 为 ｃ 、 ｉＭｏ Ｎ。 其 中 ｒＮ 、 、 Ｃ、 ｒ Ｍｏ是 ｏ 相 形成 元 素 ， ｉ Ｎ是 稳 定 相 元 素 ， 同时 ． ｒ Ｎ、 Ｎ 又是 一个 主要 固溶强 化 元 素 。
表 １ ２０ ２ ５双 相 不 锈 钢 的 化 学 成 分 ％
耐 蚀 性 及 价 格 优 势 ， 国 内 已 大 量 使 用 。 本 文 从 实 际 应 用 的 角 度 ， 析 了影 响 该 种 材 料 焊 接 性 的 因素 。 在 分
关 键 词 ： 相 不 锈 钢 焊 接 性 两 相 比 例 双
前 言
气 体保 护 焊 ，通过 改 变混 合 气 体 中 Ｎ 分 压 来影 响 焊 缝 中
进一 步 促 进 焊缝 中奥 氏体 的生 成【。在 纯 Ａ 气 中焊接 ， ２ ＿ ｒ 焊
伽 ０ Ｏ ，当焊 ０ 率 Ｏ ０ 姗 Ｏ 姗 瑚 Ｏ 缝 金 属 的抗 拉 强 度 和 伸 ０ 明显 低 于母 材 ０ 缝 金 属 长 瑚
中氮含 量 增加 到 约 ０４ ． ％时 ，其 抗拉 强度 和 伸长 率 接近 于
图 ２ 混合 气体 中氮 分 压 与焊 缝 图 ３ 焊 缝 金 属 中 Ｗ （ 与 铁 Ｎ） 金属 中 Ｗ（ Ｎ）之 间的关 系 素 体 体积 分 数 之 间的 关 系
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2205双相不锈钢的焊接
不锈钢焊接易出现的缺陷：
焊缝区的腐蚀：为防止其发生晶间腐蚀，首先要控制焊缝金属的化学成分。
主要是降低含碳量和添加足够的TI或NB；其次是控制焊缝隙的组织状态——即金相组织。
敏化区腐蚀：是指热影响区是峰值温度处于敏化温度区间内所发生的腐蚀。
刀状腐蚀：只出现在TI或NB类18-8的焊接接头中，并一定是发生器在紧邻焊缝过热区中。
焊接采取的措施：
1.合理的选用焊材。
2.控制焊接的输入热能。
3.调整焊接程序。
4.缩短焊接电弧（焊接时尽量不要摆动防止合金元素烧损）
5.合理调整焊缝位置
在制定焊接参数时要考虑保证输入热在600~18000J/cm内，输入热的计算（J/cm）=电流（A）*电压（V）/焊接速度（cm/min）
焊接层数焊条牌号规格
D/mm
电流I/A电压U/V速度V
cm/min
极性
1AVESTA2205AC/DC 3.2100~11023~259~11直流反接
2AVESTA2205AC/DC 3.2100~11023~259~11直流反接
清根AVESTA2205AC/DC 3.2100~11023~259~11直流反接
根据标准节点法（ASTME562）对焊缝及执热影响区进行α相数测定。
焊接A体不锈钢与双相不锈钢的区别：
不同点：
焊接A不锈钢时要适当增加δ相的数量：打乱A的柱状结晶方向，从而避免产生贫Cr区贯穿于晶粒之间；δ相富Cr，而Cr在δ相中容易扩散，碳化铬在δ相内部边缘沉淀，由于供Cr条件好，不会在A晶粒间形成贫Cr层。
所以增加δ相有利于提高焊缝的抗晶间腐蚀能力。
在焊接双相不锈钢时要控制δ相的数量：由于双相不锈钢中δ相较多，如不控制其含量则会产生σ相脆化现象和δ相选择性腐蚀。
不锈钢焊接后：热影响区会出现敏化腐蚀，要控制输入热量，故最后一道焊缝要求焊接输入量要小、且安排在不与介质接触的一面。
双相不锈钢焊接后：要防止晶粒粗化和单相铁素体化。
故最后一道焊缝为了防止晶粒粗化
及单相铁素体化，安排在与介质接触的一面。
不仅防止内部缺陷的产生也对热影响区进行了一次正火处理。
相同点：
1.焊接时不要与碳钢内产品接触。
2.避免飞溅。
3.焊接时采用引焊板。
4.焊缝表面光滑、无凹凸，残渣彻底清除干净。
5.焊缝交接处要错开。
6.等离子切割。
双相不锈钢焊接的主要问题不在焊缝而在热影响区。
因为在焊接的热循环作用下，热影响区牌快冷非平衡状态，冷却后总是保留更多的铁素体，从而增加了腐蚀倾向和氢裂纹（脆化）的敏感性（475度脆化性）。
双相不锈钢的相比要求：
当铁素体和奥氏体各占50%时，性能较好。
铁素体占45%时是最佳。
合金元素的影响：N和Ni一样是形成A体和扩大A体的的元素，其中氮的作用远大于镍，其高温下的稳定A体能力也比镍大。
焊材用加镍和加氮措施，其中用含氮充填材料比只提高含镍量效果更好。
工艺参数的影响：
由于双相不锈钢在高温下是100%铁素体，因此焊接的线能量及冷却速度对焊缝的抗蚀性能影响最大。
线能量过小：冷却速度快，A体来不及析出。
线能量过大：冷却速度慢，也会引起铁素体晶粒长大和σ相等有害金属相的析出，造成脆化现象的发生。
所以每道焊缝完成后，必须等温度下降到100度以下才能进行下一层的焊接。
晶界腐蚀：主要发生在晶粒间界区，沿着晶界发展，使得晶界区溶解速度远远大于晶粒的溶解速度。
可导致晶粒丧失结合力，从而诱导其它腐蚀的产生。
点腐蚀：有研究表明，随着含氮量增加，孔蚀及间隙腐蚀阻力增加。
氮的作用：钝化膜中含氮量的增加，降低了材料表面的孔蚀发生敏感性；当钝化膜一旦破裂双相钢基体暴露在腐蚀性介质中，含氮肥量低的钢因C相耐蚀性较差优先产生孔蚀，而含氮量高的钢因C相耐蚀性得到改善致使孔蚀反而优先产生于D相；当腐蚀从微小的孔再度扩大，由于固溶的氮原子消耗
氢离子，从而减缓了闭塞区溶液中的PH值下降，直到了缓蚀作用。
应力腐蚀：是一种腐蚀速度快，破坏严重，往往在没有明显的外观变形的任何预兆下发生的。
它很大程度上取决于焊接产生的残留氢和内应力。
电偶腐蚀：主要发生在二种不同金属接触的边线附近。
主要是材料之间存在电位差而造成的电腐蚀。
焊接工艺对双相不锈钢的耐腐蚀性能的影响：
焊接线能量对HTHAZ显微组织的影响：随着线能量的增加，焊缝晶粒粗大化，晶界贫铬层增加，焊接产生的严重腐蚀，随着焊接线能量的增加，腐蚀率增大且有加速的趋势。
手工电弧焊工艺过程对双相不锈钢材料的耐点蚀性能具有显著的影响。
腐蚀试样的表面状态对母材金属的耐点蚀性有明显的影响，表面越粗糙耐点蚀的性能越差，临界点蚀的温度越低。
有研究（陈关于2205双相不锈钢的焊接进等）表明，在选用合适的焊材、恰当的闭幕式必焊接方法下，同一部位反复焊5次，其焊后耐腐蚀性能不会受到影响。
Jinap20110914。