[发明专利]一种双相不锈钢焊接接头铁素体控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双相不锈钢焊接接头，尤其涉及一种双相不锈钢焊接接头铁素体控制方法。 

背景技术

双相不锈钢是指基体组织主要由奥氏体、铁素体或马氏体中任何两相所组成的不锈钢。通常特指奥氏体-铁素体双相不锈钢，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50%的不锈钢。它兼具了奥氏体和铁素体不锈钢两者的优点，将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，其屈服强度约为奥氏体不锈钢的2倍，疲劳强度及抗腐蚀能力也优于奥氏体钢，特别是其膨胀系数接近于一般的碳钢，具有良好的焊接性，热、冷裂纹倾向较小。正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，在海洋工程、化工、电力工程等方面得到广泛的应用。 

双相不锈钢的相比例是影响其性能的关键因素，当铁素体和奥氏体相比例接近50%时性能较好，一般较少相的含量最少也需要达到30%。对于双相不锈钢的焊接，其焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能主要取决于焊接接头的组织中能否保持适当的相比例，如果这个比例关系发生改变，将使双相不锈钢接头焊缝金属的耐腐蚀性和力学性能（尤其是韧性）受到很大影响。过低的铁素体相含量（＜25%）将导致接头强度和抗应力腐蚀开裂性能下降；而过高的铁素体相含量（＞75%）将导致接头的耐蚀性和冲击韧性降低。焊接接头的相比例平衡关系不仅受到材料本身合金元素含量的影响，还受到焊接热循环、填充金属、保护气体等因素的影响。 

当前，行业中对双相不锈钢焊接接头相比例的控制方法是：第一，由于氮和镍是形成奥氏体和扩大奥氏体元素，因此在焊接材料中提高镍或是加氮，以抑制铁素体的过量增加，目前，填充材料一般都是在提高镍的基础上，再加入母材含量相当的氮；第二，采用多层多道焊，利用后续焊道对前层焊道有热处理作用，并控制层间温度，以减少焊缝在脆性区间内的冷却时间，降低脆性相析出的可能性；第三，由于双相不锈钢在高温下是100% 的铁素体，若线能量过小，热影响区冷却速度快，奥氏体来不及析出，过量的铁素体就会在温室下过冷保持下来。若线能量过大，冷却速度太慢，尽管可以获得足量的奥氏体，但也会引起热影响区的铁素体晶粒长大以及σ相等有害金属相的析出，造成接头脆化。因此，控制焊接线能量和层间温度，会使焊接接头的相比例得到较好的控制。 

通常，为了使焊接接头得到理想中的相比例，会通过大量的焊接工艺试验，以确定所需的焊接材料以及焊接工艺参数，然后按照评定合格的焊接工艺规程进行施焊。然而，由于在焊接过程中，受到材料、焊工、工艺、环境、设备等综合因素的影响，双相不锈钢焊接接头相比例的控制还是比较困难，而且，现在基本上都是在焊接完成以后才测定焊接接头的铁素体含量，一旦发现不符合要求，也无法挽回了。此外，由于产品使用的工况、所接触的介质等不同，客户对双相不锈钢设备的焊缝性能要求也就不尽相同。比如当焊缝有高硬度的要求时，需要提高铁素体的含量；焊缝有高冲击韧性的要求时，需要提高奥氏体的含量。因此，固定的焊接工艺规程往往不能满足不断变化的产品要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种不仅可以实现双相不锈钢焊接接头铁素体含量的过程控制，减少由于铁素体过高或过低导致报废的制造成本，还可以根据客户对双相不锈钢焊接接头相比例的要求，在焊接过程中调整和控制铁素体含量，以达到客户所需的最终的相比例要求的一种双相不锈钢焊接接头铁素体控制方法。