浙江至德鋼業(yè)有限公司對雙相不銹鋼S31803埋弧焊焊接接頭組織和性能進(jìn)行了測試分析。結(jié)果表明該鋼對熱裂紋、冷裂的敏感性小，量突出的問題是保證其焊接接頭的相比飼，藏少金曩同相的產(chǎn)生；埋弧焊時(shí)，采用合適的焊接線能量，并控惻層置，焊縫組織狀態(tài)為奧氏體+44%～46%鐵素體+少量第三相．熱影響區(qū)組織為奧氏體+46%～47%鐵素體+少量第三相，保證了焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性。    

  雙相不銹鋼即鋼材的金相組織為奧氏體+鐵素體，兩項(xiàng)組織約各占50%左右，在其固溶組織中，一般較少組織相的含量也要達(dá)到30%。正是因?yàn)殡p相不銹鋼具有兩相組織的特點(diǎn)，所以，它兼?zhèn)鋳W氏體不銹鋼的優(yōu)良韌性和良好的焊接性與鐵素體不銹鋼較高的強(qiáng)度和耐氯離子腐蝕的能力，還具有良好耐點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕的能力，因此，雙相不銹鋼在海洋工程，造紙、化學(xué)等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景,所以，研究雙相不銹鋼的焊接工藝，特別是一種高效率、高質(zhì)量的埋弧焊焊接工藝，對雙相不銹鋼的應(yīng)用具有很重要的意義。

一、雙相不銹鋼S31803的焊接性分析

    雙相不銹鋼S31803含鎳量不高，易形成低熔點(diǎn)的共晶體的雜質(zhì)極少，不易形成低熔點(diǎn)液膜，同時(shí)，雙相不銹鋼保留了鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)高，膨脹系數(shù)小的性能，所以，雙相不銹鋼S31803對熱裂紋的敏感性比奧氏體不銹鋼小。另外，由于具有50%左右的奧氏體組織，所以，雙相不銹鋼S31803的韌性高，產(chǎn)生冷裂的傾向也比較小。

    雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能取決于焊接接頭的相比例，因此，雙相不銹鋼焊接最突出的問題應(yīng)該是如何保證焊接接頭的相比例(一般鐵素體含量不少于30%)，減少金屬間相的產(chǎn)生。而相比例除了受合金元素的影響外，焊接時(shí)的熱循環(huán)對相比例及金屬間相的產(chǎn)生影響非常大。因此，在正確選擇焊材的前提下，選擇合理的焊接參數(shù)，控制層間溫度、冷卻速度等顯得尤為重要p41。

   雙相不銹鋼焊接時(shí)，焊接線能量太大或太小都不合適，一般控制在0.5～2.5 kj/cm。線能量太?。鋮s速度過快，焊縫及熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生過多的鐵素體和氯化物，從而降低焊接接頭的耐腐蝕抗力和韌性；線能量太大，工件的冷卻速度過慢，焊縫及熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生過多的奧氏體組織，另外由于高溫停留時(shí)間長，會(huì)析出金屬間相，降低焊接接頭的耐腐蝕性和韌性,此外，焊接時(shí)，線能量和層間溫度要根據(jù)焊件的壁厚和環(huán)境溫度做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

    雙相不銹鋼S31803對銹，油等雜物比奧氏體不銹鋼敏感，焊接時(shí)要特別注意防止鐵離子污染。

二、焊接材料

    本次實(shí)驗(yàn)采用的板材和焊材分別由山西太鋼不銹鋼有限公司和ESAB提供。

    板材和埋弧焊絲的化學(xué)成分如表所示，力學(xué)性能如表所示。試板的尺寸為500mm x250mm×16mm．焊絲的規(guī)格為3.2 mm。

三、焊接工藝及參數(shù)

  1. 焊前準(zhǔn)備

   焊接之前對坡口兩側(cè)30mm范圍進(jìn)行嚴(yán)格的除油、除銹。裝配及坡口如圖所示。

  2. 工藝要點(diǎn)及焊接參數(shù)

    嚴(yán)格控制層間溫度在120℃以下，溫度的測量點(diǎn)應(yīng)在距焊縫邊緣20mm處。每焊一層都要進(jìn)行鐵素體的測量。采用多層多道焊，減少高溫停留時(shí)間，從而減少金屬間相的析出。正面焊接完成后，反面采用碳弧氣刨清根，然后再采用打磨方式清除至少3mm金屬，以保證完全清除滲碳層。具體的焊接參數(shù)見表。

四、試板測試方法及結(jié)果

  1. 外觀及射線檢查

    經(jīng)檢驗(yàn)，試板表面無咬邊、氣孔、裂紋等缺陷，射線檢查為I級合格。

  2. 拉伸試驗(yàn)

    拉伸試樣尺寸按照J(rèn)B4708-2000執(zhí)行，拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表。

  3. 彎曲試驗(yàn)

    彎曲試驗(yàn)采用側(cè)彎，試驗(yàn)尺寸按照J(rèn)B4708-2000執(zhí)行，彎曲角度為180°，支軌間距為63mm，彎心直徑為40mm彎曲后試樣表面無裂紋。

  4. 沖擊試驗(yàn)

    試樣尺寸為10mmx10mmx 55mm，試驗(yàn)溫度為-40℃，沖擊試驗(yàn)結(jié)果見表。

  5. 金相檢驗(yàn)

    金相試驗(yàn)按照ASTM A923-A執(zhí)行，金相照片如圖所示。

  6. 點(diǎn)蝕試驗(yàn)

    點(diǎn)蝕試驗(yàn)按照ASTM A923-C執(zhí)行。采用6%氯化鐵溶液，溫度保持在22±1℃，浸泡24小時(shí)。浸泡后觀察試樣表面未出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)，腐蝕率為0.008mg/(cm2d)。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

    從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度略高于母材，滿足強(qiáng)度需求。彎曲試樣的表面無裂紋產(chǎn)生，說明接頭的完整性和延塑性良好。焊縫和熱影響區(qū)在-40℃下的夏比沖擊值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ASTM A923標(biāo)準(zhǔn)中焊縫沖擊功≥34J．熱影響區(qū)沖擊功≥54J的要求。因此焊接接頭是滿足力學(xué)性能要求的。

    另外，通過金相組織分析及組織測定，焊縫組織為奧氏體 4%～46%鐵素體+少量第三相；熱影響區(qū)組織為奧氏體+46%～47%鐵紊體+少量第三相；母材組織為奧氏體+40%～42%鐵素體。鐵素體基本上都在45%左右，是雙相不銹鋼比較理想的一個(gè)組織狀態(tài)嘲。這一點(diǎn)也通過點(diǎn)蝕試驗(yàn)得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證，點(diǎn)蝕試驗(yàn)的腐蝕宰滿足ASTM A923-C中最大腐蝕率0.1 mg/(cmzd)的要求。

    1. 雙相不銹鋼S31803組織為奧氏體+40%~42%鐵素體．對熱裂紋的敏感性比奧氏體不銹鋼小，冷裂的傾向較小，最突出的問題是保證焊接接頭的相比例，減少金屬間相的產(chǎn)生。

    2. 雙相不銹鋼S31803埋弧焊時(shí)，采用合適的焊接線能量，并控制層溫，使焊接接頭具有理想的組織狀態(tài)，保證了接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能。

    3. 雙相不銹鋼對鐵離子很敏感，一定要防護(hù)鐵離子污染。