本科毕业论文---双相不锈钢的焊接工艺研究.doc

学 号1010131030_

毕 业 论 文（设计）

课 题 双相不锈钢的焊接工艺研究

学生姓名 罗 浩

院 部 机械工程学院

专业班级 10金属材料工程（2）班

指导教师 杨 付 双
二〇一四年 六 月
双相不锈钢的焊接工艺研究
摘 要

双相不锈钢是由奥氏体和铁素体两相组织按一定比例所组成，它兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的性能。与单相组织的不锈钢相比较，具有强度高的特征。近年来，双相不锈钢应用范围迅速扩大，已成为奥氏体不锈钢在许多应用领域最有力的竞争对手。本论文首先介绍双相不锈钢的定义、分类和性能以及其内部组织和化学成分,并且具体对每一种化学成分进行介绍.然后阐述针对不同的双相不锈钢焊接方法的选择,焊接设备的选用,焊接材料的选择,焊接工艺参数的制定等等.最后以2205双相不锈钢为例重点阐述其焊接工艺研究。
关键词：焊接工艺;焊接参数;焊条电弧焊。

The Welding Process of duplex stainless steel

Abstract
Duplex stainless steel is made of austenite and ferrite two-phase structure composed by a certain percentage, which combines the performance of austenitic stainless steel and ferritic stainless steels. Compared with the single phase stainless steel with high strength characteristics. In recent years, the rapidly expanding range of applications of duplex stainless steel, austenitic stainless steel has become the most powerful competitor in many applications. This paper introduces the definition of duplex stainless steel, classification and performance as well as its internal organization and chemical composition, and specific chemical constituents for each presentation. Then explained the choice for choosing different methods of duplex stainless steel welding, welding equipment, Finally in 2205 as an example focuses on the selection of welding parameters for welding materials, etc. to develop their research welding process.
Keyword:Welding process; Process parameters; SMAW
目 录
摘要
Abstract
第1章 双相不锈钢···························································1
1.1 双相不锈钢的定义和分类··················································1
1.1.1 双相不锈钢的定义·····················································1
1.1.2 双相不锈钢的分类·····················································1
1.2 双相不锈钢的组织和性能··················································1
1.2.1 双相不锈钢的基本组织特征·············································1
1.2.2 双相不锈钢的基本性能·················································1
1.3 双相不锈钢的化学成分····················································2
第2章 双相不锈钢的焊接····················································4
2.1双相不锈钢的焊接材料及选用···············································4
2.1.1 双相不锈钢的焊接材料··················································4
2.1.2 对焊缝金属的要求······················································4
2.1.3 焊接材料的选用························································5
2.2 双相不锈钢的焊接方法····················································6
2.2.1 焊接方法的选择························································6
2.2.2 双相不锈钢常用的焊接方法··············································7
2.2.3 多层焊和工艺焊缝······················································8
2.2.4 几种双相不锈钢焊接接头的性能··········································8
2.3 双相不锈钢的焊接工艺要点················································9
2.4 双相不锈钢焊缝金属的力学性能···········································10第3章 SAF2205双相不锈钢的焊接············································11
3.1 SAF2205双相不锈钢的概述················································11
3.2 SAF2205双相不锈钢的焊接特点············································12
3.3 SAF2205双相不锈钢的焊接技术············································12
3.4 SAF2205双相不锈钢的焊接方法············································13
3.4.1 SAF2205双相不锈钢焊接方法概述·······································13
3.4.2 SAF 2205双相不锈钢的焊条电弧焊······································13
3.4.3 SAF 2205双相不锈钢的埋弧焊··········································16
3.4.4 2205双相不锈钢的TIG焊··············································17结论·······································································19
参考文献···································································20
致谢·······································································21
插图清单
图 2-1 2205双相不锈钢的金相组织·············································11
表格清单
表 1-1 各类型双相不锈钢的化学成分············································3
表 2-1 双相不锈钢的焊接材料熔敷金属的化学成分································4
表 2-2 各类双相不锈钢焊接材料的选用··········································6
表 2-3 典型的双相不锈钢推荐的最佳的焊接线能量和层间温度······················7
表 2-4 焊缝金属中的N含量和奥氏体含量·······································8
表 2-5 焊缝金属中的δ铁素体含量、化学成分和力学性能··························9
表 3-1 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的化学成分···································11
表 3-2 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的室温力学性能·······························11
表 3-3 SAF2205双相不锈钢焊缝金属冲击功技术标准·····························12
表 3-4 SAF2205双相不锈钢熔敷金属化学成分···································14
表 3-5 SAF2205双相不锈钢熔敷金属力学性能···································14
表 3-6 焊条电弧焊焊接参数···················································14
表 3-7 焊条电弧焊焊接接头铁素体含量及性能···································15
表 3-8 AVESTA2205/ AVESTA805熔敷金属化学成分······························16
表 3-9 AVESTA2205/ AVESTA805熔敷金属力学性能······························16
表 3-10 2205双相不锈钢SAW焊焊接参数·······································16
表 3-11 焊接接头性能························································16
表 3-12 TIG焊熔敷金属化学成分··············································17
表 3-13 TIG焊熔敷金属力学性能··············································17
表 3-14 TIG焊焊接参数······················································18

铜陵学院毕业论文（设计）
第1章 双相不锈钢

1.1双相不锈钢的定义和分类
1.1.1双相不锈钢的定义
所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
1.1.2双相不锈钢的分类
双相不锈钢一般可分为四类：
第一类低合金型，代表牌号UNSS32304，钢中不含钼，PREN：24-25，耐应力腐蚀方面可代替AISI 304或是316使用。
第二类中合金型，代表牌号UNSS31803，PREN：32-33耐蚀性能介于AISI316L和6%MO+N奥氏体不锈钢之间。
第三类高合金型，一般含25%Cr，还含有钼和氮，有的还含有铜和钨，标准牌号有UNSS32550，PREN：38-39耐蚀性能高于22%Cr双相不锈钢。
第四类超级双相不锈钢型，含高钼和氮，标准牌号有UNSS32750，有的也含钨和铜，PREN>40可使用于苛刻的介质条件，具有良好的耐蚀与力学综合性能，可与超级奥氏体不锈钢相媲美[1]。（注：PREN：孔蚀抗力当量值）

1.2双相不锈钢的组织和性能
1.2.1双相不锈钢的基本组织特征
双相不锈钢是由40%~60%的铁素体加体积分数为60%~40%的奥氏体组成的，因此又称奥氏体-铁素体双相不锈钢。双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢具有的优良的塑性、韧性与铁素体系不锈钢具有的抗应力腐蚀裂纹性能。此外，由于其组织是双相的微细化组织，所以，与单相组织的不锈钢相比较，具有强度高的特征（屈服强度是耐腐蚀性能相当的高合金化奥氏体不锈钢的2倍）。由于双相不锈钢具有奥氏体和铁素体双相组织结构，因而那它也兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，双相不锈钢与铁素体和奥氏体不锈钢相比，具有无可比拟的特点。与铁素体不锈钢相比，奥氏体-铁素体双相不锈钢的韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀性和焊接性均显著提高;同时，它也保留了铁素体不锈钢的一些特点，如475℃脆性、在铁素体中析出σ相的脆化现象、热导率高、线涨系数小、具有超塑性、有磁性等。与奥氏体不锈钢相比，奥氏体-铁素体双相不锈钢的强度高，特别是屈服强度高，且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐疲劳腐蚀等有明显改善。目前用它替代奥氏体不锈钢作为耐应力腐蚀设备的材料已成为趋势。
1.2.2双相不锈钢的基本性能
所谓双相不锈钢即其金属组织为奥氏体和铁素体各约占一半，或者其中之较少相的含量至少也有30%的不锈钢。因此，双相不锈钢的性能也是综合了奥氏体和铁素体组织的性能。将奥氏体不锈钢所具有的优良的韧性和焊接性与铁素体不锈钢的高强度和耐氯化物应力腐蚀性结合在一起[2]。
奥氏体-铁素体双相不锈钢具有如下的基本性能：
⑴有良好的耐氯化物应力腐蚀裂纹的能力。
⑵有较好的抗点蚀缝隙腐蚀性能，优于奥氏体不锈钢。
⑶有良好的耐腐蚀疲劳和耐磨损腐蚀性能。
⑷结合力学性能好。有较高的强度，屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的约两倍。
⑸ 焊接性好，热裂倾向小。一般不需要焊前预热和焊后热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢及碳钢进行异种钢焊接。
⑹低铬的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，高铬的双相不锈钢热加工比18-8型奥氏体不锈钢难。
⑺双相不锈钢比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大。
⑻与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的热导率大，线涨系数小。
⑼仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆化倾向，不宜在高于300℃的温度下使用。若铬含量较低，脆性相析出的危害性较小。

1.3双相不锈钢的化学成分
双相不锈钢一般可分为四类，按其分类，各类型双相不锈钢的化学成分如表1-1所示：

表1-1双相不锈钢的化学成分表【2】

类别
标准
商业牌号
化学成分1%
孔蚀当量
低合金型
UNS S32304
SAF2304
0.03
23
4
0.1
0.1
0.2

24

W.Nr1.4362
UR 35N

SS 2327

中合金型
UNS
SAF2205
0.03
22
5
2.8
0.15

32/33

SS 2377

UR45N+
0.03
22.8
6
3.3
0.18

35/36

UNS S31500
3RE60
0.03
18.5
5
2.7
0.1

29

WNr1.4417
A903

UNS S 32900
10RE51
0.08
25
4.5
1.5

30

W.Nr1.4460

SS 2324

AISI 329

UR50
0.06
21
7.5
2.5

1.5

29

UNS S32950
Carp7Mo+
0.03
27
4.8
1.75
0.25

35

高合金型
UNS S32550
Ferralium
0.05
25
6
3
0.18
1.8

37
38

UNS S31250
DP3
0.03
25
7
3
0.16
0.5

37

UR47N
0.03
25
6.5
3
0.22

38/39

W.Nr14507
UR52N
0.03
25
6.5
3
0.17
1.5

38

VS25
0.03
25
6.5
3
0.18

38

超级DDS
UNS S32760
Zeron100
0.03
25
7
3.5
0.24
0.7
0.7
40
41.5

W.Nr1.4501

UNS S32750
SAF2507
0.03
25
7
3.8
0.28

41

W.Nr1.4410
UR47N+

SS 2328

UNS.S32550
UR52N+
0.03
25
7
3.5
0.25
1.5

41

W.Nr1.4507

UNS.S32740
DP3W
0.03
7
3
0.27

2
39
42.5

第2章 双相不锈钢的焊接

2.1双相不锈钢的焊接材料及选用
2.1.1双相不锈钢的焊接材料
双相不锈钢的焊接材料列入标准的不多，目前国内外已开发出各种双相不锈钢用的焊接材料，具体有电弧焊用焊条。气体保护焊用实心焊丝和药芯焊丝。埋弧焊用焊丝和焊剂、堆焊用焊丝和焊带等。表2-1所示为国外（以瑞典Sandvik公司为代表）常用双相不锈钢所采用的填充材料的牌号及典型的化学成分。
表2-1瑞典研制的双相不锈钢的焊接材料熔敷金属的化学成分（质量分数）【3】
类别
牌号
C
Si
Mn
Smax
Pmax
Cr
Ni
Mo
N
实芯焊丝
22.8.3.L
0.02
0.5
1.6

0.025

0.030
23
9
3.2
0.16
25.10.4.L
0.02
0.3
0.4
25
9.5
4.0
0.25
药芯焊丝
22.9.3LT
0.02
0.6
1.5
22.5
9
3.0
0.15

焊条
22.9.3LR
≤
0.8
0.8
22
9
3.0
0.13
22.9.3Lb
≤
0.5
0.7
25
9.5
4.0
0.25
25.10.4LB
≤
0.8
0.8
22
9
3.0
0.15
25.10.4LB
≤0.04
0.5
0.7
25
9.5
4.0
0.25

2.1.2对焊缝金属的要求
尽管说双相不锈钢是由奥氏体-铁素体这两相组成，但实际上，一般来说，焊缝金属并不是各占一半，而是奥氏体占优势。因为若铁素体占优势，铁素体组织晶粒粗大，部分铁素体会转变为二次奥氏体γ2。因为，铁素体中C、N的溶解度低，将可能造成Cr的C、N化合物的析出，引起焊缝金属的脆化和耐腐蚀性下降。但若焊缝金属中奥氏体含量过高，必须提高Ni含量，这样焊缝金属的结晶将是α→γ的转变，造成铁素体含量太低，焊缝金属的强度必然下降。又由于Cr、Mo在α、γ中的溶解度的不一样，Cr、Mo在α相的过分集中而易于析出脆性相。
实践证明，双相不锈钢焊缝金属中有60%~70%的奥氏体，具有优良的力学性能和耐腐蚀性。可以有效的防止C、N化合物和二次奥氏体γ2的析出，而提高韧性和耐腐蚀性及细化晶粒，由于大部分铁素体在冷却时间要转变为奥氏体，可以形成较细的亮相组织，提高焊缝金属的韧性和抗裂性。由于奥氏体占优势，使得Cr、Mo、Ni等合金元素在两相中分配比例适当，避免两相成分差异太大。对于一些超级双相不锈钢，脆性的σ相析出比较敏感，奥氏体占优势可以有效地防止σ相析出。
2.1.3焊接材料的选用
在双相不锈钢研究初期，大多采用奥氏体焊接材料，如E309SiL、E309MoL/E316L等。这种奥氏体焊缝金属基本上能满足一些双相不锈钢的需求，至今仍有应用。但是，焊缝金属与母材在化学成分和组织上的差异，焊缝金属的强度比母材低，耐腐蚀性也不匹配[3]。
现在，国内外已研制出适应于各种双相不锈钢的焊接材料，其特点是焊缝金属组织为奥氏体占优势的铁素体-奥氏体双相组织，主要耐腐蚀元素（Cr、Mo等）含量与母材相当，从而保证焊缝金属与母材有相当的耐腐蚀性。为了保证焊缝金属中奥氏体含量，通常都要提高其Ni和N的含量，也就是提高约2%~4%的镍当量。在双相不锈钢母材中，一般都有一定的N 含量，在焊接材料中也应有一定的N含量，但一般不宜太高，否则会产生气孔。因此，焊接材料的Ni含量比母材高就是一个主要差别。
由于双相不锈钢发展时间不长，各国和不同厂家对焊接材料的选用差别较大，表2-2所示为我国和瑞典等各国选用的与母材相匹配的双相不锈钢焊接材料。

表2-2各类双相不锈钢焊接材料的选用【4】
类型
母材
焊接方法
AWS
国内
瑞典
英国

Cr18

00Cr18Ni5Mo3Si3RE60
TIG
MIG
ER309MoL
H00Cr25Nil3Mo3
-
-
H00Cr20Nil0Mo3
焊条电弧焊
E309MoL
E309MoL
-
-
A022Si

00Cr18Ni6MoSiNb
TIG
MIG
-
H00Cr18Nil4Mo2
-
-
H00Cr20Nil0Mo6
焊条电弧焊
-
E306l
-
-
E309MoL

Cr22

00Cr21Ni5Ti
SAF2304
TIG
MIG
ER2209
-
23.7L
ER329N
22.8.3L
焊条电弧焊
E2209
E2209
23.8LR
-
E309MoL
22.9.3LR
00Cr22Ni5Mo3N
SAF2507
TIG
MIG
ER2209
H00Cr22Ni8Mo3N
22.8.3L
ER329N

焊条电弧焊
ER2209T
E2209
22.9.3LR
2205XKS
22.9.3LB
ULTRAMET2205
FCAW
E2209
E309MoL
22.9.3LT
SUPERCODE2205

25-9-2

注：FCAW-药芯焊丝电弧焊；L-焊丝；LR-钛型焊条；LB-碱性焊条；LT-药芯焊丝

2.2 双相不锈钢的焊接方法
2.2.1 焊接方法的选择
由于双相不锈钢自身的冶金特点，在选择焊接方法上应注意一下几点：
1.焊接能量和层间温度。过低的焊接线能量会使奥氏体的转变量减少，甚至于会抑制焊后冷却过程中的铁素体向奥氏体的转变，而得到单相铁素体组织，使其失去双相不锈钢的特点，使用性能大大降低。因此，激光焊、电子束焊和等离子焊等高能束焊不适于焊接双相不锈钢。过高的焊接线能量会使焊缝金属及焊接热影响区过热区的晶粒粗大，韧性降低。SMAW、TIG、MIG可用来焊接双相不锈钢。
为了获得双相不锈钢焊接接头的最佳性能，除合理地选用焊接材料外，还必须选择最佳的焊接线能量和层间温度，通常将焊缝金属的奥氏体含量控制在60%~70%。表2-3给出了三种典型的双相不锈钢推荐的最佳的焊接线能量和层间温度。
表2-3焊接线能量和层间温度【5】
钢的牌号
线能量/（kJ/cm）
层间温度/℃
SAF2304
5~25
<250
SAF2205
5~25
<250
SAF2507
2~15
<150
2.适宜采用多层焊，多道次，低熔合比。
3.适宜采用焊后热处理。因为焊后热处理存在诸多困难，生产上难以实现。固溶处理的温度太高（1000℃~1050℃），生产上难以实现。另外，中温处理会导致脆化相析出，韧性和耐腐蚀性降低。

2.2.2双相不锈钢常用的焊接方法
2.2.2.1 焊条电弧焊
焊条电弧焊适用于全位置焊接。对于双相不锈钢而言，钛型焊条比碱性焊条的焊接工艺性好，尤其是脱渣性好，这一点对多层焊很重要，可以提高效率和避免夹杂。但是，钛型焊条比碱性焊条得到的焊缝金属的韧性较差。所以，对于焊件有低温性能要求时应采用碱性焊条。
2.2.2.2 钨极惰性气体保护焊
TIG焊常用于根部焊道的焊接或自动焊接，也常用于薄板或管板接头的焊接。TIG 焊能够保证焊件有良好的力学性能，特别是低温脆性。一般TIG焊的熔敷效率较低，即使自动焊也如此。
TIG焊时应采用纯Ar或Ar+2% N2作为保护气体。但V型坡口根部焊接且双面成型时，背面需用保护气体保护，且用Ar+5%N2作为保护气体。因为焊缝表面容易失N。
应当推荐使用Ar+N2混合气体作为双相不锈钢TIG 焊的保护气体。因为正如前面已经提到的那样，为了保证双相不锈钢焊缝金属中奥氏体占优势，焊缝金属的铬当量/镍当量之比应比母材小。若使用Ar+N2混合气体，则可使焊缝金属增N，N是强奥氏体形成元素，焊缝金属增N就等于增大了镍当量，间接地达到了使铬当量/镍当量之比变小的目的。实践证明，在保护气中加N2后，焊缝金属中的N含量和奥氏体含量都增加了，如表2-4所示:

表2-4 焊缝金属中的N含量和奥氏体含变化【5】
母材
焊接材料
保护气体
焊缝金属中的N含量
焊缝金属中的奥氏体含量

SAF2507
25.10.4L
（ωN=0.25%）
Ar
0.23
55±4.5
Ar+N23%
0.27
-
Ar+N25%
-
67±4.0
Ar+N26%
0.33
-
2.2.2.3 埋弧焊
埋弧焊可以用于双相不锈钢厚板的焊接，埋弧焊的问题是熔合比较大，可以通过调整坡口形式，正确的选用焊接线能量以及层间温度，对熔合比加以控制。若厚壁件的焊接，前几道由于熔合比较大，焊缝金属铁素体含量可能太大，加之冷却速度慢，晶粒粗大，有可能使焊缝金属和焊接热影响区发生脆化。这一点可以用调整焊接材料，即前几道熔合比较大时，采用镍当量稍大的焊接材料。
2.2.3多层焊和工艺焊缝
采用WMAW法进行多层焊时，由于后道对前道的热处理作用，焊缝金属中的铁素体会进一步转变成奥氏体，成为以奥氏体占优势的两相组织；毗邻焊缝的焊接热影响区组织中的奥氏体含量也会由于多次加热而增多，从而使整个焊接接头的组织和性能显著改善。但是，若是多次加热到中温区，引起脆性相析出，也可能发生脆化。
由于上述原因，我们可以在焊完之后再熔敷一道工艺焊缝，以便对最后一道焊缝及其焊接热影响区进行一次热处理，以利于改善组织和提高性能。工艺焊缝最后可以经过加工去除。
2.2.4几种双相不锈钢焊接接头的性能
①耐点蚀性能
双相不锈钢的点蚀率显著低于奥氏体不锈钢304L及316L。随着双相不锈钢含铬量的提高，点蚀率下降。各钢种焊接接头的点蚀率与母材基本一致。焊缝金属和焊接热影响区未出现集中腐蚀现象，但随着温度的升高，点蚀率增加。
②耐晶间腐蚀性能
研究表明，00Cr22Ni5Mo3N，00Cr25Ni6Mo2N，00Cr25Ni7WCuN三种钢均无晶间腐蚀发生。00Cr18Ni5Mo3Si2钢如果将相比例控制在各为50%时，也无晶间腐蚀发生。但当相比例发生变化，铁素体含量达到70%时，焊接接头将发生晶间腐蚀，但也只有1~2个晶粒的深度。
③耐缝隙腐蚀性能。
研究表明，00Cr22Ni5Mo3N钢和00Cr25Ni7WCuN钢在焊缝及焊接热影响区均未发现集中腐蚀现象，耐缝隙腐蚀性能良好。
④耐应力腐蚀性能
双相不锈钢耐应力腐蚀性能是与其主要相组成铁素体与奥氏体的平衡比例、分布状态以及晶粒大小密切相关。在相比例相同条件下，细晶粒组织以及无方向性的第二相弥散分布也是提高耐应力腐蚀性能的重要条件。研究表明，双相不锈钢耐应力腐蚀性能较好。

2.3 双相不锈钢的焊接工艺要点
从前面的分析可知，双相不锈钢（A-F型）的焊接要遵守一定的焊接工艺，关键的一点是要会在焊接热影响区形成过多粗大的晶粒及析出氮化铬等析出物。应在焊接材料的选择及焊接方法和焊接条件的配合上，使得焊缝金属中δ铁素体含量达到30%~40%，否则，也应使其焊缝金属及焊接热影响区的δ铁素体含量在70%以下，不然的话，易于产生冷裂纹【6】。
焊接含氮的双相不锈钢的要点如下：
1. 填充金属应当用氮合金化，并且适当添加Ni含量。表2-5所示为含氮双相不锈钢焊缝金属中的δ铁素体含量、化学成分和力学性能

表 2-5焊缝金属中的δ铁素体含量、化学成分和力学性能【6】

编号
δ铁素体含量（%）
焊接方法
力学性能
化学成分（质量分数%）
σ0.2
/MPa
σb
/MPa
δ5（%）
Ak
/J
C
Cr
Ni
Mo
N
其他
1
17~23
SMAW
627
786
23.6
63
0.034
20.83
9.15
2.71
0.15
-
2
29~36
SMAW
622
792
23.1
59
0.036
22.21
8.81
2.82
0.13
-
3
43~45
SMAW
644
808
22.6
46
0.034
22.79
8.21
2.84
0.13
-
4
28~37
GMAW
608
809
26.8
98
0.037
22.52
8.51
3.03
0.14
-
5
27~36
SMAW
698
892
32.0
40
0.048
26.04
7.44
2.07
0.33
Mn4.50
注：SMAW线能量9~11kJ/cm;GMAW线能量20~22 kJ/cm，Ar+2.5%CO2，不预热，层间温度100~150℃

2.焊接时，焊缝金属和焊接热影响区过热区的冷却时间t不能太短。应根据板厚选择合适的焊接线能量，厚板的焊接线能量应大些，薄板的焊接线能量应小些。
3.不加填充金属的焊接应予避免，因为焊缝金属中易产生高δ铁素体含量。
4.如果焊接热影响区较窄，而且晶粒细小，δ铁素体含量也不高，其抗腐蚀性及韧性应当较好。
5.应当使富Ni的填充金属与低Ni的母材的熔合比小，以避免焊缝金属含Ni量过低，δ铁素体含量太高，熔合比以低于35%为好。
6.焊接材料要按规定烘干和保存。
7.要避免焊缝金属扩散氢含量过高，以免诱发冷裂纹。
8.一般不需要预热，对厚大件可预热到100~150℃。
9.厚度小于12mm的焊件，层间温度不能大于150℃，厚度大于12mm的焊件，层间温度不能大于180℃。
10.焊件一般不需要固溶退火。
11.应在焊接过程中检测铁素体含量，以便控制之。
12.不可在母材或焊缝金属上引弧。因为引弧区冷却速度太大，易导致引弧区铁素体含量太高，易超过80%。易导致引弧区抗腐蚀性降低。
13.非合金钢或低合金钢与双相不锈钢焊接可采用双相不锈钢的填充金属。奥氏体钢与双相不锈钢焊接也可采用双相不锈钢的填充金属。

2.4双相不锈钢焊缝金属的力学性能
由前所知，δ铁素体含量为30%时，可获得令人满意的力学性能，并具有良好的抗腐蚀性。当加入Mn，并将N提高到w 0.35%左右时，屈服强度可提高到700MPa。为了防止长期工作产生475℃脆化，双相不锈钢和焊件的工作温度应在280℃以下。

第3章 SAF2205双相不锈钢的焊接

3.1 SAF2205双相不锈钢的概述
SAF2205双相不锈钢是中合金双相不锈钢，它是瑞典的牌号，美国的牌号是UNS S31803，我国的牌号是00Cr22Ni5Mo3N，法国的牌号是UR 45N，日本的牌号是DP8.其化学成分及力学性能分别见表3-1和3-2。
表3-1 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的化学成分（质量分数）【7】
钢种
Cmax
Si
Mn
Pmax
Smax
Cr
Ni
Mo
N
00Cr22Ni5Mo3N
0.03
1.0
1.0
0.035
0.03
21~23
5.5~6.5
2.5~3.5
加
SAF2205
0.03
1.0
2.0
0.03
0.02
22
5.5
3.2
0.18
W-Nr.1.4462
0.03
1.0
2.0
0.03
0.02
21~23
4.5~6.5
2.5~3.5
0.08~0.20
表3-2 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的室温力学性能【7】
钢种
规格/mm
σb/MPa
σ0.2/MPa
δ5（%）
Ak/J
硬度
00Cr22Ni5Mo3N
Ф20棒材
≧680