由于社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，雙相不銹鋼開始逐漸擴大應(yīng)用范圍，逐漸被運用到眾多領(lǐng)域，例如石油、化工、天然氣、造紙等領(lǐng)域，也會被運用到能源交通和民用工程中。雙相不銹鋼是一種具有一半奧氏體和一半鐵素體的金屬金相組織，具有鐵素體和奧氏體的雙重特點，并且韌性高、溫度低，同時也具有焊接性能良好、熱膨脹系數(shù)小以及導(dǎo)熱系數(shù)高等優(yōu)勢。在應(yīng)用雙相鋼技術(shù)的時候，最重要的就是焊接結(jié)構(gòu)、焊接件，在航洋平臺等方面應(yīng)用。浙江至德鋼業(yè)有限公司主要分析了SAF2205型號的雙相不銹鋼設(shè)備，合理的應(yīng)用和開發(fā)成本低、效率高的埋弧焊工藝。 

一、基本工藝需求 

1. 結(jié)構(gòu)

  溶劑脫水塔的主要設(shè)計參數(shù)結(jié)構(gòu)為：設(shè)計壓力0.35MPa，設(shè)計溫度190℃，壁厚20mm，設(shè)備凈重88200kg，介質(zhì)為醋酸和水。

2. 材料和性能

   設(shè)備制造具有十分高的技術(shù)需求，嚴格要求焊接接頭的耐腐蝕性、力學(xué)性能、金相組織等，特別是對于低溫沖擊性能的需求更是嚴格。選用瑞典AVESTV公司的SAF2205雙相不銹鋼材料。一般有兩種焊接方式，主要為鎢極氬弧焊和電弧焊。依據(jù)藥皮成分把手工電弧焊焊條分為堿性和酸性，酸性具有良好的工藝性能、脫渣性比較好，但是如果具有很高的低溫性能需求，就應(yīng)該適當(dāng)使用堿性焊條。 

二、雙相不銹鋼埋弧焊工藝試驗 

1. 焊接線對于接頭性能的影響

    適當(dāng)?shù)倪x用SAF2205雙相不銹鋼厚度為20mm的鋼板，制作相應(yīng)的埋弧焊試板，利用不同線能量來進行相應(yīng)的焊接試驗，之后合理的測定試板的鐵素體含量、焊縫、耐腐蝕性以及HAZ沖擊性能。 從上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，A1試板具有很好的指標(biāo)，各方面良好，A2試板鐵素體過高、有一個不符合要求的沖擊值，A3試板有兩個不符合要求的焊縫沖擊值。雙相鋼的成分主要有鎳、鉻、氮、鉬，鐵素體的主要元素為鉬、鉻，奧氏體主要元素為氮、鎳，其中的合金成分可以有效保障α+γ雙向組織，在進行焊接的時候，由于溫度升高，γ逐漸趨于α，在逐漸接近融合線的時候，γ開始完全固熔，進入到α相中，逐漸出現(xiàn)單相組織，在一定的冷卻之后，開始逐漸從α中分理處γ相，最后再次形成雙相組織。如果在焊接的時候，冷卻速度快、線能量比較小，就會導(dǎo)致γ相少量析出或者不析出，從而降低耐腐屬性。但是如果冷卻速度比較小、線性能量比較大，很容析出σ相，在溫度為850℃時候是最敏感的，一般α相會在1～2分鐘的時候出現(xiàn)，3～5分鐘的時候增多，但是不會適當(dāng)?shù)拈L大。2205雙相不銹鋼在最為敏感區(qū)域停留的時間最多不多于134s，否則就會很容易導(dǎo)致韌性變差，從而很大程度減低了耐腐蝕性。所以為了能夠具有很高的沖擊性和耐腐蝕性，盡可能避免過小或過大的出現(xiàn)線性能量。A1試板各方面都適合，A2線性能量過低導(dǎo)致具有很高的鐵素體，A3過高，導(dǎo)致耐腐蝕性和沖擊韌性都降低。 

2. 稀釋率給焊接頭帶來的性能影響

   稀釋率就是在填充金材料的時候，被母材稀釋的程度，一般來說具有越小的坡口角度，就會出現(xiàn)越大的稀釋率。利用相同線性能量以及不同的坡口進行實驗。 依據(jù)實驗可以發(fā)現(xiàn)，如果使用化學(xué)成分和母材一樣的材料，就會得到相對比較高的α組織，所以，一般都是想用γ相更高的材料進行焊接?？梢赃m當(dāng)?shù)脑黾拥玩嚨暮浚瑥亩梢栽黾应孟嗟暮?、稀釋率如果比較高的時候，就會擁有比較低的氮和鎳的含量。導(dǎo)致γ相比較少，降低韌性和耐腐蝕性。 

3. 焊縫對于鐵素體的影響 

   工藝焊縫實際上就是在焊接即將完成的時候，對表面焊縫再次進行焊接。對于HAZ和表面焊縫進行一定的熱處理，以便于改變組織情況，有效地增加性能，然后合理的取出工藝焊縫。在測量試板焊縫中的鐵素體含量的時候，相比較于內(nèi)部來說，表面的含量要高的多，在適當(dāng)實施工藝焊縫以后，降低了6%～10%的鐵素體含量。一般情況下，都是使用多道多層焊接方式，后面的焊道可以給前面的焊道進行一定熱處理，促使α相逐漸變?yōu)棣孟?，最后形成γ比較高的雙相組織，因為沒有給表面焊道進行一定的熱處理，因此，具有很高的α相，使用工藝焊縫以后，可以進行一定熱處理，提高了γ相。 

4. 層間溫度給接頭焊接帶來的影響 

   適當(dāng)?shù)膶娱g溫度可以有效地降低在進行焊接之前的冷卻速度，對于提高金屬雙相組織中的γ相具有一定意義，但是如果出現(xiàn)很高溫度的層間，會導(dǎo)致焊縫性能和組織出現(xiàn)一定的惡化。依據(jù)之前的實驗可發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該合理的把溫度控制在150攝氏度以下，這樣才能夠保障順利的完成焊接，確保焊層之間具有一定的冷卻時間，不僅可以有效的確保層間溫度不會過高或者過低，又可以適當(dāng)?shù)脑黾庸ぷ餍省?nbsp;

   總而言之，埋弧焊工藝是一種成本低、效率高的焊接方式，雙相不銹鋼焊接技術(shù)主要被運用到造船行業(yè)中，但是雙相不銹鋼技術(shù)使用在石油行業(yè)的時候，具有十分嚴格的要求。經(jīng)過試驗分析表明，利用相對合理的材料配備相關(guān)工藝，在符合實際需求的情況下，可以有效地減低成本和提高效率。雙相不銹鋼埋弧焊工藝具有十分廣闊的應(yīng)用前景。