浙江至德鋼業(yè)有限公司對雙相不銹鋼S31803埋弧焊焊接接頭組織和性能進(jìn)行了測試分析。結果表明該鋼對熱裂紋、冷裂的敏感性小，量突出的問(wèn)題是保證其焊接接頭的相比飼，藏少金曩同相的產(chǎn)生；埋弧焊時(shí)，采用合適的焊接線(xiàn)能量，并控惻層置，焊縫組織狀態(tài)為奧氏體+44%～46%鐵素體+少量第三相．熱影響區組織為奧氏體+46%～47%鐵素體+少量第三相，保證了焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性。    

  雙相不銹鋼即鋼材的金相組織為奧氏體+鐵素體，兩項組織約各占50%左右，在其固溶組織中，一般較少組織相的含量也要達到30%。正是因為雙相不銹鋼具有兩相組織的特點(diǎn)，所以，它兼備奧氏體不銹鋼的優(yōu)良韌性和良好的焊接性與鐵素體不銹鋼較高的強度和耐氯離子腐蝕的能力，還具有良好耐點(diǎn)蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕的能力，因此，雙相不銹鋼在海洋工程，造紙、化學(xué)等行業(yè)具有廣泛的應用前景,所以，研究雙相不銹鋼的焊接工藝，特別是一種高效率、高質(zhì)量的埋弧焊焊接工藝，對雙相不銹鋼的應用具有很重要的意義。

一、雙相不銹鋼S31803的焊接性分析

    雙相不銹鋼S31803含鎳量不高，易形成低熔點(diǎn)的共晶體的雜質(zhì)極少，不易形成低熔點(diǎn)液膜，同時(shí)，雙相不銹鋼保留了鐵素體不銹鋼導熱系數高，膨脹系數小的性能，所以，雙相不銹鋼S31803對熱裂紋的敏感性比奧氏體不銹鋼小。另外，由于具有50%左右的奧氏體組織，所以，雙相不銹鋼S31803的韌性高，產(chǎn)生冷裂的傾向也比較小。

    雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能取決于焊接接頭的相比例，因此，雙相不銹鋼焊接最突出的問(wèn)題應該是如何保證焊接接頭的相比例(一般鐵素體含量不少于30%)，減少金屬間相的產(chǎn)生。而相比例除了受合金元素的影響外，焊接時(shí)的熱循環(huán)對相比例及金屬間相的產(chǎn)生影響非常大。因此，在正確選擇焊材的前提下，選擇合理的焊接參數，控制層間溫度、冷卻速度等顯得尤為重要p41。

   雙相不銹鋼焊接時(shí)，焊接線(xiàn)能量太大或太小都不合適，一般控制在0.5～2.5 kj/cm。線(xiàn)能量太?。鋮s速度過(guò)快，焊縫及熱影響區會(huì )產(chǎn)生過(guò)多的鐵素體和氯化物，從而降低焊接接頭的耐腐蝕抗力和韌性；線(xiàn)能量太大，工件的冷卻速度過(guò)慢，焊縫及熱影響區會(huì )產(chǎn)生過(guò)多的奧氏體組織，另外由于高溫停留時(shí)間長(cháng)，會(huì )析出金屬間相，降低焊接接頭的耐腐蝕性和韌性,此外，焊接時(shí)，線(xiàn)能量和層間溫度要根據焊件的壁厚和環(huán)境溫度做出適當的調整。

    雙相不銹鋼S31803對銹，油等雜物比奧氏體不銹鋼敏感，焊接時(shí)要特別注意防止鐵離子污染。

二、焊接材料

    本次實(shí)驗采用的板材和焊材分別由山西太鋼不銹鋼有限公司和ESAB提供。

    板材和埋弧焊絲的化學(xué)成分如表所示，力學(xué)性能如表所示。試板的尺寸為500mm x250mm×16mm．焊絲的規格為3.2 mm。

三、焊接工藝及參數

  1. 焊前準備

   焊接之前對坡口兩側30mm范圍進(jìn)行嚴格的除油、除銹。裝配及坡口如圖所示。

  2. 工藝要點(diǎn)及焊接參數

    嚴格控制層間溫度在120℃以下，溫度的測量點(diǎn)應在距焊縫邊緣20mm處。每焊一層都要進(jìn)行鐵素體的測量。采用多層多道焊，減少高溫停留時(shí)間，從而減少金屬間相的析出。正面焊接完成后，反面采用碳弧氣刨清根，然后再采用打磨方式清除至少3mm金屬，以保證完全清除滲碳層。具體的焊接參數見(jiàn)表。

四、試板測試方法及結果

  1. 外觀(guān)及射線(xiàn)檢查

    經(jīng)檢驗，試板表面無(wú)咬邊、氣孔、裂紋等缺陷，射線(xiàn)檢查為I級合格。

  2. 拉伸試驗

    拉伸試樣尺寸按照JB4708-2000執行，拉伸試驗結果見(jiàn)表。

  3. 彎曲試驗

    彎曲試驗采用側彎，試驗尺寸按照JB4708-2000執行，彎曲角度為180°，支軌間距為63mm，彎心直徑為40mm彎曲后試樣表面無(wú)裂紋。

  4. 沖擊試驗

    試樣尺寸為10mmx10mmx 55mm，試驗溫度為-40℃，沖擊試驗結果見(jiàn)表。

  5. 金相檢驗

    金相試驗按照ASTM A923-A執行，金相照片如圖所示。

  6. 點(diǎn)蝕試驗

    點(diǎn)蝕試驗按照ASTM A923-C執行。采用6%氯化鐵溶液，溫度保持在22±1℃，浸泡24小時(shí)。浸泡后觀(guān)察試樣表面未出現腐蝕點(diǎn)，腐蝕率為0.008mg/(cm2d)。

五、實(shí)驗結果分析

    從上述實(shí)驗結果看，焊接接頭的抗拉強度略高于母材，滿(mǎn)足強度需求。彎曲試樣的表面無(wú)裂紋產(chǎn)生，說(shuō)明接頭的完整性和延塑性良好。焊縫和熱影響區在-40℃下的夏比沖擊值遠遠高于A(yíng)STM A923標準中焊縫沖擊功≥34J．熱影響區沖擊功≥54J的要求。因此焊接接頭是滿(mǎn)足力學(xué)性能要求的。

    另外，通過(guò)金相組織分析及組織測定，焊縫組織為奧氏體 4%～46%鐵素體+少量第三相；熱影響區組織為奧氏體+46%～47%鐵紊體+少量第三相；母材組織為奧氏體+40%～42%鐵素體。鐵素體基本上都在45%左右，是雙相不銹鋼比較理想的一個(gè)組織狀態(tài)嘲。這一點(diǎn)也通過(guò)點(diǎn)蝕試驗得到了進(jìn)一步的驗證，點(diǎn)蝕試驗的腐蝕宰滿(mǎn)足ASTM A923-C中最大腐蝕率0.1 mg/(cmzd)的要求。

    1. 雙相不銹鋼S31803組織為奧氏體+40%~42%鐵素體．對熱裂紋的敏感性比奧氏體不銹鋼小，冷裂的傾向較小，最突出的問(wèn)題是保證焊接接頭的相比例，減少金屬間相的產(chǎn)生。

    2. 雙相不銹鋼S31803埋弧焊時(shí)，采用合適的焊接線(xiàn)能量，并控制層溫，使焊接接頭具有理想的組織狀態(tài)，保證了接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能。

    3. 雙相不銹鋼對鐵離子很敏感，一定要防護鐵離子污染。