在這些高合金雙相不銹鋼中，焊縫的多次加熱循環(huán)會(huì)導(dǎo)致氮化鉻、二次奧氏體和包括σ相在內(nèi)的各種金屬間化合物的析出。列出了基本金屬和焊條的成分范圍。請(qǐng)注意，除了按照慣例促使在焊后狀態(tài)形成奧氏體，填充金屬的鎳含量高外，填充金屬中還添加了少量銅和鎢，為了使其與基本金屬相匹配。許多填充金屬制造廠家推薦填充金屬/基本金屬的組合材料。工藝評(píng)定測(cè)試用的板厚為9.5mm。接頭坡口形式是單面V型坡口，坡口角度為60度，根部間隙為1.5mm，鈍邊為3mm。最初的工藝評(píng)定測(cè)試使用的是3.2mm的電焊條。在V型坡口中進(jìn)行焊接十次后，對(duì)根部進(jìn)行清根，使其露出完好的金屬，然后再焊兩個(gè)道次完成焊接。所有焊道的平均焊接熱輸入為0.7kJ/mm。在－40℃從焊縫金屬和熱影響區(qū)切取了小尺寸（8mm厚的）夏比V型缺口試樣并進(jìn)行了測(cè)試。沖擊試驗(yàn)要求是27J，熱影響區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了該要求。但是在對(duì)焊縫金屬進(jìn)行初次實(shí)驗(yàn)和重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，三個(gè)夏比V型缺口試樣中的兩個(gè)試樣沒(méi)有達(dá)到27J。

  為了找出焊縫金屬?zèng)_擊試驗(yàn)結(jié)果不高的原因，利用掃描電子顯微鏡檢測(cè)了工藝評(píng)定測(cè)試用的焊縫試樣。圖中所示為試樣中部厚度附近焊縫金屬的顯微組織。僅在鐵素體內(nèi)就有大量的有角析出物。但是沒(méi)有準(zhǔn)確確定到底是什么析出物。我們的結(jié)論是析出物是在對(duì)測(cè)試試樣進(jìn)行十二道次的焊接時(shí)反復(fù)重復(fù)加熱產(chǎn)生的。因此，使用相同的接頭設(shè)計(jì)和電焊條，又進(jìn)行了一次新的工藝評(píng)定測(cè)試。在新的工藝測(cè)試中，為了使焊接熱輸入在1.2～1.3 kJ/mm之間，降低了焊接速度，焊接是通過(guò)在上部進(jìn)行四個(gè)道次的焊接，在清根后進(jìn)行一個(gè)道次的焊接完成的。在溫度為－40℃時(shí)，大小相同的小尺寸夏比V型缺口沖擊試樣完全超過(guò)了27J的要求。顯微組織內(nèi)也沒(méi)有各種析出物。

  雙相不銹鋼管道內(nèi)的根部焊道有呈現(xiàn)出不當(dāng)熱輸入特殊情況的可能。在培訓(xùn)碳鋼管道的焊接人員時(shí)，要求他們?cè)谶M(jìn)行根部焊道的焊接時(shí)要采用相當(dāng)快的速度進(jìn)行焊接，通常，在向下立焊時(shí)，使用纖維素電焊條，然后，采用“熱焊道”的高熱輸入，防止碳鋼產(chǎn)生氫致裂紋。但是，在熱輸入較高的“熱焊道”后，進(jìn)行低熱輸入的根部焊道的焊接會(huì)使根部焊道過(guò)熱，造成超級(jí)雙相不銹鋼的根部焊道內(nèi)金屬間化合物的析出。

 因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中，根部焊道表面通常與腐蝕介質(zhì)接觸，這種情況非常危險(xiǎn)。雖然金屬間化合物有損于韌性，但是，埋在焊接接頭內(nèi)的金屬間化合物遠(yuǎn)離暴露面，其危害程度要低于根部焊道內(nèi)的金屬間化合物，原因是埋在焊接接頭內(nèi)的金屬間化合物一般不與腐蝕介質(zhì)接觸，而根部焊道內(nèi)的金屬間化合物與腐蝕介質(zhì)接觸。在焊接雙相不銹鋼，特別是超級(jí)雙相不銹鋼管道時(shí)的規(guī)范操作是根部焊道的熱輸入要大于最初的填充焊道。厚度為6mm左右的根部焊道使用效果相當(dāng)好。不合理的焊后熱處理如果焊接的鑄件或焊接成型的封頭需要進(jìn)行焊后熱處理，那么，使用常用的富鎳填充金屬，再加上采用滿足基本金屬規(guī)范但不合理的退火溫度就會(huì)使雙相不銹鋼加工制造廠犯另外一個(gè)錯(cuò)誤（對(duì)雙相不銹鋼來(lái)說(shuō)，通常鎳含量為9%，其他與填充金屬相似，如表中所示的E2595-15填充金屬）。一般的要求是在最低1040℃的溫度進(jìn)行退火，然后從退火溫度進(jìn)行水淬。由于人們不太了解在加熱到退火溫度的過(guò)程中，雙相不銹鋼中幾乎總是形成σ相，而鎳含量較高會(huì)使σ相的固溶相線溫度增高。在這種情況下，富鎳的焊縫金屬就危險(xiǎn)。宏盛特鋼制做的圖中所示為鎳對(duì)25%Cr－3.5%Mo合金σ相固溶相線溫度的影響。雖然繪制該圖所用的合金不含諸如錳、硅和氮等合金元素，但是便于人們從本質(zhì)上了解鎳的影響。它清楚地表明，σ相固溶相線溫度隨鎳含量的增加而增加。特別是它表明，含9%Ni的焊縫金屬的σ相固溶相線溫度會(huì)比含5%Ni的匹配基本金屬的σ相固溶相線溫度至少高50℃。

 從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，圖也可適用于22%鉻含量的合金，如利用富鎳填充金屬焊接的2205。焊縫金屬含8.3%鎳。由于擔(dān)心在加熱到退火溫度過(guò)程中形成的σ相在退火溫度溶解速度太慢，它在1040℃溫度下退火96小時(shí)。從退火溫度進(jìn)行水淬后可清楚地看到有大量σ相存在?？傻贸鲞@樣的結(jié)論，在溫度1040℃時(shí)，該成分內(nèi)的σ相穩(wěn)定。注意，由于退火時(shí)間長(zhǎng)，與后面所示的相比，其顯微組織要粗大得多。圖所示為與合金255成分（5.8%鎳）完全相匹配的焊縫金屬。焊縫金屬是水淬前在溫度1040℃退火4個(gè)小時(shí)，它不含σ相，延展性相當(dāng)好（在標(biāo)距長(zhǎng)度與直徑比的拉伸試驗(yàn)中，伸長(zhǎng)率為34%）。當(dāng)將其他成分相似，但鎳含量達(dá)9%的焊縫金屬2205合金在溫度1040℃進(jìn)行退火并進(jìn)行水淬火時(shí)，結(jié)果是在整個(gè)顯微組織有大量的σ相呈現(xiàn)灰色，奧氏體呈現(xiàn)白色，鐵素體呈現(xiàn)黑色。焊縫金屬相當(dāng)脆，伸長(zhǎng)率僅為7%（與其相比，在焊后狀態(tài)伸長(zhǎng)率為26%）。值得注意的是，該9%鎳焊縫金屬的焊后鐵素體含量為54%，但是，在溫度1040℃進(jìn)行退火后下降到28，說(shuō)明由于該熱處理，大約一半的原鐵素體變成σ相。這實(shí)質(zhì)上與圖中所示的顯微組織一致。相同的9%Ni焊縫金屬，在溫度1150℃退火，在爐內(nèi)冷卻到1040℃，并在1040℃保溫30分鐘，然后在σ相成核前進(jìn)行水淬，測(cè)量得出45FN，具有35%的伸長(zhǎng)率，在顯微組織內(nèi)沒(méi)有σ相?！胺旨?jí)退火”允許氮的近平衡分配，這也是合金255供應(yīng)商稱基體金屬有卓越的耐腐蝕性能的地方。從本文可清楚地看出，為了避免σ相帶來(lái)的危害，富鎳填充金屬要求的退火溫度比基體金屬更高?！　?/span>