浙江至德鋼業(yè)有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)雙相不銹鋼管廠家，公司技術(shù)人員認(rèn)為對(duì)于雙相不銹鋼管，韌性和耐腐蝕性是關(guān)鍵的性能指標(biāo)，其化學(xué)成分和焊接過程都必須保證能形成足夠的奧氏體相和阻止金屬間相的析出。對(duì)于接頭的焊接過程來說，雖然沒有對(duì)鐵素體相的含量進(jìn)行嚴(yán)格要求，但是一旦鐵素體相的含量超過60%，就可能產(chǎn)生很多的問題。在金屬間相的析出方面，經(jīng)過多年的探索研究，有害相主要為碳化物、鉻的氮化物（CrN、Cr2N）、二次奧氏體相、金屬間化合物（σ）和其他的一些相等。

焊接線能量對(duì)焊縫及熱影響區(qū)的組織及兩相比例有很大的影響，進(jìn)而對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能產(chǎn)生很大影響。焊接時(shí)如采用的線能量過低，工件冷卻速度過快，焊縫及熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生過多的鐵素體組織，從而降低焊接接頭的腐蝕抗力和韌性；線能量過高，工件的冷卻速度過慢，焊縫及熱影響區(qū)可能析出金屬間相，也會(huì)使焊接接頭的腐蝕抗力和韌性降低。在較低的線能量情況下，冷卻速度較快，奧氏體相析出不充分，焊縫和焊接熱影響區(qū)（heataffected~zone，HAZ）的鐵素體含量較高，HAZ寬度較??；隨著線能量的增加，冷卻速度減慢，奧氏體析出時(shí)間延長(zhǎng)，焊縫和HAZ中的鐵素體量減少，HAZ寬度增加。即使采用大的線能量，HAZ中的鐵素體相含量仍不會(huì)低于50%。

文獻(xiàn)指出，雙相不銹鋼管在焊接過程中如果采用單一的氬氣保護(hù)，焊接時(shí)焊縫金屬中的氮元素會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，將明顯抑制冷卻時(shí)鐵素體組織向奧氏體組織的轉(zhuǎn)變，焊縫金屬中的鐵素體組織含量容易出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。所以，為了控制焊縫金屬中的鐵素體相含量，在焊接過程中，可在保護(hù)氣體Ar中添加適量的氮?dú)猓ㄟ^保護(hù)氣氛的富氮化，來防止焊縫金屬中的氮元素向外發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，從而確保冷卻過程中有較多的鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體。但是，隨著氨氣中氮?dú)夂康脑黾?，鐵素體相含量呈線性下降、焊接電壓升高、熱輸入增加、峰值溫度提高，從而導(dǎo)致接頭殘余應(yīng)力增加。保護(hù)氣體中氮?dú)夂吭礁?，殘余?yīng)力越大。一般，當(dāng)保護(hù)氣體中氮?dú)獾暮坎怀^2%時(shí)，鐵素體相的含量在低熱輸入時(shí)比高熱輸入時(shí)的要高。

2205雙相不銹鋼管件接頭焊縫常會(huì)在冷卻過程中析出二次相。主要的二次相有：

 1. 二次奧氏體

 一般在900℃以下析出的奧氏體通常稱為二次奧氏體，其析出可理解為鋼或焊縫金屬從高溫初次快速冷卻時(shí)，其平衡鐵素體的份額較高，以后又因焊接或熱處理再加熱時(shí)就會(huì)生成比初始高溫奧氏體的氮、鉻、鉬含量較低的二次奧氏體，其形態(tài)主要取決于形成的位置及機(jī)理。經(jīng)?？稍诤缚p金屬中發(fā)現(xiàn)帶有尖銳邊緣型的魏氏體（Widmanstatten），而在焊縫金屬和熱影響區(qū)母材中均可見到的為球型組織。不管是哪種組織形式，其低的氮、鉻及鉬含量均對(duì)抗點(diǎn)蝕產(chǎn)生有害影響。另外，文獻(xiàn)指出二次奧氏體的析出會(huì)促進(jìn)富鉻而貧鎳的σ相成核結(jié)晶。

 2. 金屬間化合物相

 最常見的金屬間化合物是σ相，它經(jīng)常以足夠多的量析出在雙相不銹鋼管件母材及焊縫金屬中。χ相及R相已在許多雙相不銹鋼管件及焊縫金屬中被檢測(cè)到，但大多析出量都很小。實(shí)際上要確切地分辨這些相的構(gòu)成較為困難，因此，通?？偸羌俣ㄋ鼈兌纪瑯拥貢?huì)使接頭性能惡化，而以σ相作為廣義金屬化合物相的代名詞，但實(shí)質(zhì)上它們包含以下多種形態(tài)：

①. σ相正方晶的σ相基本上是Fe–Cr–Mo，根據(jù)合金元素含量不同，它在雙相不銹鋼管件處于600~1100℃范圍內(nèi)時(shí)為熱力學(xué)穩(wěn)定相。σ相是富鉻、鉬、硅及鎢元素、貧鎳及錳元素的相。依據(jù)鋼的化學(xué)成分及形成溫度不同，雙相不銹鋼管件及焊縫金屬中所生成σ相的典型成分為：29%~34%Cr、3%~5%Ni、3%~9%Mo及0~7%W。σ相硬而脆，會(huì)顯著降低鋼的塑性和韌性。σ相富含鉻，使其周圍因貧鉻而使鋼的耐腐蝕性降低。鑒于此，σ相是一種危害最大的二次相。焊接時(shí)，以急冷方式快速通過該形成溫度區(qū)間，可有效避免σ相的產(chǎn)生。

②. χ相方晶的χ相是富含Mo的金屬間化合物相，它通常在雙相不銹鋼管件處于700~900℃范圍內(nèi)時(shí)生成。其成分在無W的鋼及焊縫中為：20%~28%Cr、3.0%~5.5%Ni、9%~22%Mo；而在含0.9%~4.3%W鋼及焊縫中為4%~17%Mo、3%~16%W。這種χ相是亞穩(wěn)態(tài)的，當(dāng)熱處理時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)它即為σ相所取代。

③. R相角晶的金屬間化合物相是2205雙相不銹鋼管件處于550~800℃溫度范圍內(nèi)時(shí)析出的，其成分為：16%~30%Cr、3%~5%Ni、25%~40%Mo。

④. α′相在300~550℃范圍內(nèi)引起的鐵素體分解為富Fe的α及富Cr的α′造成475℃脆化。但也有人認(rèn)為α′的形成是一種成核和生長(zhǎng)過程。不過，其結(jié)果總是使沖擊強(qiáng)度降低。

⑤. G相在α′相形成溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期時(shí)效后會(huì)觀測(cè)到與未摻雜的Fe–Cr固溶體發(fā)生相互作用而生成富Si的立方晶金屬間化合物相G，它是由于鉬、硅及鎳的增加而形成的，G相的形成會(huì)使沖擊強(qiáng)度明顯降低。

⑥. τ相2205雙相不銹鋼管件中也曾發(fā)現(xiàn)過稱為τ相的斜方晶金屬間化合物，它對(duì)性能的影響暫不清楚。

⑦. η相25Cr4Ni4Mo鐵素體不銹鋼管件中已知η相（Fe2Mo、laves相），也已在雙相不銹鋼管件中觀測(cè)到，但因η相與R相極難區(qū)分，對(duì)其認(rèn)定還有待研究。

 3. 氮化鉻

 雙相不銹鋼管處于700~900℃范圍內(nèi)可發(fā)生六方晶的Cr2N析出，其形成是由于含飽和氮的鐵素體從高溫快速冷卻，在等溫處理時(shí)及涉及焊接的過程中會(huì)析出。這種析出對(duì)鋼的抗腐蝕及沖擊性能都有不利影響。

 立方晶的CrN也在約1100℃形成的鐵素體中發(fā)現(xiàn)，但其對(duì)性能的影響很小。最近探明CrN常以薄膜或微片狀出現(xiàn)在呈棒狀的Cr2N附近。

4. 碳化物

 2205雙相不銹鋼管的含碳量很低，鋼中碳化物起的作用較小。然而碳化物的析出仍然是可能的，在950℃以下會(huì)迅速析出M23C6，而在950~1050℃之間則會(huì)析出M7C3。值得注意的是，碳化物的析出會(huì)促進(jìn)σ相之類有害相的形成，因?yàn)樗鼮楹笳咛峁┝顺珊丝臻g。

 5. 其它相

 2205雙相不銹鋼管焊縫金屬在650℃時(shí)觀測(cè)到富鉬、鉻及硅的晶界薄膜。