2205双相不锈钢的焊接特性，焊材选择及焊后处理

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2205双相不锈钢性焊接特性

2205双相不锈钢的焊接质量,决定于其焊缝和热影响区的铁素体和奥氏体含量的平衡和两相组织的均匀性。在焊接过程中，金属从熔融到冷却，从凝固点到1 200℃为铁素体组织；1200℃～800℃奥氏体从铁素体中析出；800～475℃将可能有中间相(σ相、碳化物、氮化物)析出。因此，焊接线能量的输入大小直接影响着焊缝和热影响区中铁素体的含量。线能量太小，不利于奥氏体析出；线能量太大，则会引起合金元素Cr、Ni、Mo的烧损，导致材料的耐腐蚀性能下降、机械性能劣化，不能得到良好的金相组织,更容易析出中间相。

与奥氏体不锈钢的焊接相比，2205双相不锈钢的焊接对污染更敏感，特别是对湿气和水分。任何类型的油污、油脂和水分等污染物都会影响材料的抗腐蚀性及力学性能，因此在焊接前要对材料严格清理。

与奥氏体钢相比，双相不锈钢具有导热性好和热膨胀系数低的特点，因此不会产生很大的残余应力，具有更高的抵抗热裂纹的能力，故双相不锈钢可以采用较大线能量焊接，最大的层间温度为150℃。在实际焊接中必须保证层间温度不高于工艺试验设定的层间温度。

焊后不必热处理，双相不锈钢在300～1000℃对温度很敏感，在300～700℃进行消除应力处理会导致σ相析出而产生475℃脆化现象，引起韧性和抗腐蚀性降低；在700～1000℃进行应力消除处理，会导致金属间化合物的析出,也会引起韧性和抗腐蚀性的降低。

2205双相不锈钢性焊接关键技术

(1)焊接方法和材料的选择

一般用于奥氏体不锈钢的焊接方法，如手工电弧焊、钨极惰性气体保护电弧焊和熔化极气体保护焊等，都可用于双相不锈钢的焊接。焊接材料要选用比母材含镍量高的双相钢焊制。确保焊缝中奥氏体相占优势。焊缝铁素体含量控制在30％～45％为宜。

(2)焊接工艺参数的选择

焊接线能量太大或太小都不好。一般控制在0.5～2.5 kJ/cm范围。其具体大小要根据焊件厚度选择。一般焊接时不需要预热，但焊件壁厚过大或环境温度过低时，为防止冷速过快造成焊缝和热影响铁素体含量过高，必要时要采取预热措施。为避免冷却速度过低而引起析出相的产生，要控制多层／多道焊的层间温度。

(3)焊接熔池及背面的保护

气体保护焊时保护气体中加氮可以提高焊缝的耐蚀性。有效的背面气体保护是保证焊接质量的前提。保护气体的纯度应满足工艺要求，应采取有效的背面保护工装，开始焊接时要对焊缝背面的氧含量进行检测，满足工艺要求后才能开始焊接。

2205双相不锈钢性焊接注意事项

(1) 2205双相不锈钢有很高的强度，其延伸率小于奥氏体不锈钢。因此，在焊缝组对时，应严格控制组对质量，如果强力组对，焊接完成后很难矫形，既使能够矫形，也会产生很大的残余应力，使力学性能劣化，抗腐蚀性能下降。

(2) 2205双相不锈钢的焊接对污染更敏感，任何类型的油污、油脂和水分均会影响材料的抗腐蚀性及力学性能。因此，焊接前应对焊接区域用丙酮进行清洗，彻底清除油污、泥土、灰尘和水分等污染。

(3)选择合理的焊接线能量非常重要。当采用很小焊接线能量时，由于快速冷却使得焊接热影响区和焊缝的铁素体含量偏高，对耐腐蚀性能和力学性能不利；但是过高的焊接线能量会烧损合金元素、冷却太慢而使得中间相析出，引起相组织的不平衡，同样对耐腐蚀性能和力学性能不利。因此,通过调整焊接线能量输入可以得到最佳的焊缝和焊接热影响区性能。

(4)焊接完成后,应对焊缝和焊缝热影响区进行铁素体检测，检验焊接工艺的合理性。当铁素体含量低于30%时， 2205双相不锈钢会产生脆化[3]。

焊材的选择

双相不锈钢焊材可选用ER2209;

如应用场景为高氯离子浓度环境（海水淡化设备等）可使用ER2594焊条；

如果是非强腐蚀工况，从经济性考虑可使用ER2205。

焊后处理

如下方参数表，与1050℃固溶处理相比，经过650℃和750℃时效处理后材料的强度有明显提高，但韧性降低。时效时间一定时，材料的强度随着时效温度的升高而降低，伸长率(δ)、断面收缩率(ψ) 也随之下降；当时效温度一定时，随着时效时间的延长，材料的强度明显升高，但塑性明显降低。说明时效处理对材料产生一定的强化作用。

结束语

双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比，在抗晶间腐蚀、点蚀、间隙腐蚀，特别是抗氯化物导致的应力腐蚀开裂方面具有绝对的优势，而且具有良好的力学性能，应用前景广阔。从国内外多种研究中可以看出，双相不锈钢正在被广泛的应用于工业生产的诸多领域。随着双相不锈钢应用的不断增长，双相不锈钢的生产工艺、焊接技术、热处理等工艺技术也在持续的发展中。