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影响双相不锈钢焊接的主要因素有哪些
发布者:不锈钢管厂(www.voipepoch.com) 发布时间:2021/4/13 阅读:237

 自从双相不锈钢问世以来,有关其焊接工艺及焊接性研究始终是重要的课题之一。双相不锈钢的焊接与奥氏体不锈钢的焊接比较,焊缝的热裂倾向低;与铁素体不锈钢的焊接相比,接头在焊后状态的脆化程度低,而且焊接热影响区中铁素体相的粗化程度也较低。双相不锈钢焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头组织的影响。无论是在焊缝区还是其他部分都有相变发生,这对焊件的性能,如塑性和耐蚀性能都有很大影响。因此,确保接头焊接质量的关键是使焊缝金属和中均保持有适量的铁素体和奥氏体组织。目前,有关双相不锈钢的焊接已开展了相对较多的研究工作,主要集中在焊接工艺优化及对接头焊缝区双相组织的控制,以保证获得接头的力学性能和耐腐蚀性能满足使用要求。已有的研究表明,影响双相不锈钢焊接质量的因素主要体现在以下几方面:

 

1、含氮量对热影响区焊缝组织和性能的影响

 

浙江SA真人厅 特钢有限公司工程师研究了保护气体中氮的不同含量对双相不锈钢性能的影响。结果表明,随着混合气体中氮分压的增加,焊缝中氮的质量分数开始迅速增加,然后变化很小,焊缝中的铁素体相含量随氮的增加呈线性下降,但铁素体含量对抗拉强度和伸长率的影响与氮含量的影响刚好相反。同样的铁素体相含量,母材的抗拉强度和伸长率均高于焊缝。这是由于显微组织的不同所造成的。双相不锈钢焊缝金属中含氮量提高后可以改善接头的冲击韧性,这是由于增加了焊缝金属中的γ相含量,以及减少了Cr2N的析出。

 

2、焊接热输入对热影响区冲击韧性的影响

 

  与焊缝区不同,焊接时热影响区的氮是不会发生变化的,它就是母材的氮,所以此时影响组织和性能的主要因素是焊接时的热输入。根据文献,焊接时应选择合适的线能量。焊接时如果热输入太大,焊缝热影响区范围增大,金相组织也趋于晶粒粗大、紊乱,造成脆化,主要表现为焊接接头的塑性指标下降。如焊接热输入太小,造成淬硬组织并易产生裂纹,对焊缝区的冲击韧性同样不利。此外,凡影响冷却速度的因素都会影响到焊缝区的冲击韧性,如板厚、接头形式等。

 

3、双相不锈钢及其焊缝的σ相脆化

 

  浙江SA真人厅 特钢有限公司研究人员发现再热引起的双相不锈钢及其焊缝金属的σ相脆化问题。母材和焊缝金属的再热过程中,先由 α相形成细小的二次奥氏体 γ,然后析出 σ相。结果表明,脆性开裂都发生于σ相以及基体与 σ相的界面处,对母材断口观察表明,在 σ相周围区域内都为韧窝,由于α相区宽,大量生成的σ相才会使韧性降低,然而在焊缝中α相区是细小的,断口仍表现为脆性断裂,只要少量的σ相生成就足以引起焊缝金属韧性的降低,因此,焊缝金属中的 σ相脆化倾向比母材要大得多。

 

4、双相不锈钢焊接接头的氢脆和氢致裂纹

 

  双相不锈钢焊接接头的氢脆通常发生于α相,且氢脆的敏感性随焊接时峰值温度的升高而增加。其微观组织的变化为:峰值温度增加,γ相含量减少,α相含量增加,同时由α相边界和内部析出的 Cr2N量增加,故极易发生氢脆。

 

5、双相不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂

 

  母材和焊缝金属中的裂纹都起始于α/γ界面的α相一侧,并在α相内扩展。奥氏体(γ)由于其固有的低氢脆敏感性,因此,可起到阻挡裂纹扩展的作用。由于DSS中含有一定量的奥氏体,所以其应力腐蚀开裂倾向性较小。

 

6、双相不锈钢焊接接头的点蚀问题

 

  耐点蚀是双相不锈钢的一个重要特性,与其化学成分和微观组织有着密切关系。点蚀一般产生于 α/γ界面,因此被认为是产生于 γ相和 α相之间的γ相。这意味着 γ*相中的含Cr量低于 γ相。γ相与 γ相的成分不同,是由于 γ 相中 的Cr 和 Mo含量低于初始 γ相中的Cr、Mo含量。进一步研究表明,含N量较低的钢,其点蚀电位对冷却速度较为敏感。因此,在焊接含 N量较低的双相不锈钢时,对冷却速度的控制要求更加严格。

 

  在双相不锈钢焊接过程中,合理控制焊接线能量是获得高质量双相不锈钢接头的关键。线能量过小,焊缝金属及热影响区的冷却速度过快,奥氏体来不及析出,从而使组织中的铁素体相含量增多;如线能量过大,尽管组织中能形成足量的奥氏体,但也会引起热影响区内的铁素体晶粒长大以及σ相等有害相的析出。一般情况下,焊条电弧焊、钨极氩弧焊、药芯焊丝电弧焊和等离子弧焊等焊接方法均可用于双相不锈钢的焊接,且在焊前一般不需要采取预热措施,焊后也不需进行热处理。

 

 

 

 
 

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