2205雙相不銹鋼焊接工藝應注意的問題
2205雙相不銹鋼合金是由21%鉻，2.5%鉬及4.5%鎳氮合金構成的復式不銹鋼。它具有高強度、良好的沖擊
韌性以及良好的整體和局部的抗應力腐蝕能力。2205雙相不銹鋼的屈服強度是奧氏體不銹鋼的兩倍，這一特性
使設計者在設計產品時減輕重量讓這種合金比316，317L更具有價格優勢。這種合金特別適用于-50°F/+600°F
溫度范圍內。超出這一溫度范圍的應用，也可考慮這種合金但是有一些限制尤其是應用于焊接結構的時候。
第二代雙相不銹鋼一般稱為標準雙相不銹鋼，成分特點是超低碳、含氮、其典型成分為22%cr+5%ni+0.17%n，
與第一代雙相不銹鋼相比，2205進一步提高氮含量，增強在氯離子濃度較高的酸性介質中的耐應力腐蝕和抗點
蝕性能。氮是強烈的奧氏體形成元素，加入到雙相不銹鋼中，既提高鋼的強度且不顯著損傷鋼的塑韌性，又能
抑制碳化物析出和延緩。
組織特點：雙相不銹鋼在溫室下固溶體中奧氏體和鐵素體約各占半數，兼有兩相組織特征。它保留了鐵素體不
銹鋼導執細數小、耐點蝕、縫隙及氯化物應力腐蝕的特點、又具有奧氏體不銹鋼韌性好、脆性轉變溫度較低、抗
晶間腐蝕、力學性能和焊接性能好的優點。在性能上的突出表現屈服強度和耐應力腐蝕、雙相不銹鋼比奧氏體不
銹鋼的屈服強度高近1倍，同樣的壓力等級條件下，可以節約材料。比奧氏體不銹鋼的線性熱膨脹系數低，與低
碳鋼接近。使得雙相不銹鋼與碳鋼的連接較為合適，這有很大的工程意義。鍛壓及冷沖成型不如奧氏體不銹鋼。
2205雙相不銹鋼焊接性：雙相不銹鋼2205具有良好的焊接性，焊接冷裂紋和熱裂紋的敏感性都較小。通常焊前
不預熱，焊后不熱處理。由于有較高的氮含量，熱影響區的單相鐵素體化傾向較小，當焊接材料選擇合理，焊接
線能量控制當時，焊接頭具有良好的綜合性能。
熱裂紋：熱裂紋的敏感性比奧氏體不銹鋼小的多。這是由于含鎳量不高，易形成低熔點共晶的雜質極少，不易產
生低熔點液膜。另外，晶粒在高溫下沒有急劇長大的危險。
熱影響區脆化：雙相不銹鋼焊接的主要問題不在焊縫，而在熱影響區。因為在焊接熱循環作用下熱影響區處于
快冷非平衡態，冷卻后總是保留更多的鐵素體，從而增大了腐蝕傾向和氫致裂紋（脆性）敏感性。
2205雙相不銹鋼焊接冶金：雙相不銹鋼焊接過程中在熱循環的作用下、焊縫金屬和熱影響區的組織發生著一
系列的變化。在高溫下所有的雙相不銹鋼的金相組織全部由鐵素體組織奧氏體是在冷卻過程中析出的。奧氏體
析出的多少受諸多因素的影響。
相比例要求：雙相不銹鋼焊接頭的力學性能和耐腐蝕性能取決于焊接接頭能否保持適當的相比例，因此焊接是
圍繞如何保證其雙相組織進行的。當鐵素體和奧氏體量各接近50%時性能較好，接近母材的性能。改變這個關
系，將使雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性能和力學性能下降。雙相不銹鋼2205鐵素體含量的最佳45%過低的鐵素
體含量小于25%將導致強度和抗應力腐蝕開裂能力下降;過高的鐵素體含量大于75%也會有損于耐腐蝕性和降低
沖擊韌性。
相比例影響因素：焊接接頭中鐵素體和奧氏體的平衡關系既受到鋼中合金元素含量的影響，又受到填充金屬、
焊接熱循環、保護氣體的影響。
合金元素的影響：根據研究和大量實驗發現，母材含氮是非常重要的。氮在保證焊縫金屬和焊后熱影響區內形
成足夠量的奧氏體方面具有重要作用。氮和鎳一樣是形成奧氏體價和擴大奧氏體元素，但是，氮的能力也比鎳
大，可防止焊后出現單相鐵素體，并能阻止有害金屬相的析出。由于焊接熱循環的作用，自熔焊或填充金屬成
分與母材相同時，焊縫金屬的鐵素體量急劇增加，甚至出現純鐵素體組織。為了抑制焊縫中鐵素體的過量增加，
采用奧氏體占優勢的焊縫金屬是雙相不銹鋼的焊接趨勢。一般采取在焊接材料中提高鎳或是加氮這兩條途徑。
通常鎳的含量比母材高出2%-4%,例如，2205填充金屬的鎳含量就高達8%-10%. 用含氮的填充材料比只提高
鎳的填充材料效果穩定，但加氮不僅能延緩金屬間的析出，而且還可提高焊縫金屬的強度和耐腐蝕性能。目前
填充材料一般都是在提高鎳的基礎上，再加入母材含量相當的氮。對于雙相不銹鋼2205，鎢極氬弧焊選用sand
vik22.8.3L（ER2209）焊絲，焊條電弧焊選用Avesta2205AC/DC焊條是滿足對焊接材料要求的。雙相不銹鋼
2205及焊接材料在合金元素上的這些特點，為焊接工藝參數即焊接線能量的選擇提供了一定的范圍這對焊接
是非常有利的。
熱循環：雙相不銹鋼焊接的最大特點是焊接熱循環對焊接接頭內的組織有影響，無論焊縫還是熱影星區都會有
相變發生，這對焊接接頭的性能有很大影響。因此，多層多道焊是有益的，后續焊道對前層焊道有熱處理作用，
焊縫金屬中的鐵素體進一步轉變為奧氏體，成為以奧氏體占優勢的兩相組織；毗鄰焊縫的熱影響區中的奧氏體
相也相應增多，且能細化鐵素體晶粒，減少碳化物和氮化物從晶內和晶界析出，從而使整個焊接接頭的組織個
性能顯著改善。也正是由于焊接熱循環的影響，雙相不銹鋼焊接時要求與介質接觸的焊道應焊接，這一點與奧
氏體不銹鋼焊接循序的要求恰恰相反。
2205雙相不銹鋼工藝參數的影響：焊接工藝數即焊接線能量對雙相組織的平衡也起著關鍵的作用。由于雙相不
銹鋼字高溫下是100% 的鐵素體若線能量過小，熱影響區冷卻速度快，奧氏體來不及析出過量的鐵素體就會在溫
室下過冷保持下來。若線能量過大，冷卻速度太慢，盡管可以獲得足量的奧氏體，但也會引起熱影響區的鐵素體
晶粒長大以及σ相等有害金屬相的析出，造成接頭脆化。 為了避免上述情況的發生，最佳的措施是控制焊接線能
量和層間溫度，并使用填充金屬。
保護氣體的影響：鎢極氬弧焊時可在氬氣中加入2%氮氣防止焊縫表面因擴散而損失氮有助于鐵素體與奧氏體的平衡。
2205雙相不銹鋼應用領域
1、壓力器皿、高壓儲藏罐、高壓管道、熱交換器(化學加工工業)。
2、石油天然氣管道、熱交換器管件。
3、污水處理系統。
4、紙漿和造紙工業分類器、漂白設備、貯存處理系統。
5、高強度耐腐蝕環境下的回轉軸、壓榨輥、葉片、葉輪等。
6、輪船或卡車的貨物箱。
7、食品加工設備。
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