S32304雙相不銹鋼綜合了鐵素體和奧氏體有益的性能，其焊接工藝與常規不銹鋼材料的焊接有所不同，通過(guò)改進(jìn)坡口形式，采用不對稱(chēng)X型坡口，盡可能采用小的焊接電流和較快的焊接速度。為了減少并防止焊縫和熱影響區生成單相或數量較多的鐵素體組織和晶粒粗大，采用窄焊縫薄層焊，控制層問(wèn)溫度小于100℃，有效減少了熱量輸入，解決了雙相不銹鋼現場(chǎng)焊接的難題，確保雙向不銹鋼在施工現場(chǎng)復雜環(huán)境情況下進(jìn)行焊接，獲得優(yōu)異的耐腐蝕性能和機械性能。

 雙相不銹鋼現場(chǎng)焊接技術(shù)主要應用于建筑領(lǐng)域。傳統的奧氏體不銹鋼對局部腐蝕方面的抗力不足，如縫隙腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕等，其中由于應力腐蝕所引起的斷裂具有極大的危害性。雙相不銹鋼作為近年來(lái)研發(fā)的新型鋼種，通過(guò)正確控制各合金元素比例和熱處理工藝使其固溶組織有40%~50%鐵素體和50%~60%奧氏體，從而綜合了兩者的各項優(yōu)異性能，因此雙相不銹鋼同時(shí)具有高強度與高韌性以及優(yōu)良的焊接性與耐氯化物應力腐蝕性。目前雙相不銹鋼大量用于紙漿和造紙業(yè)、石油化工、苛性堿溶液、有機酸(抗SCC)、食品工業(yè)、壓力容器（減輕重量）、采礦業(yè)（磨蝕，腐蝕）等行業(yè)中。為保證施工現場(chǎng)雙相鋼的焊接質(zhì)量，在此對雙相鋼的現場(chǎng)焊接工藝進(jìn)行探素和研究。

一、工藝試驗材料特性

  試驗用S32304雙相不銹鋼為芬蘭制造，固溶處理溫度約1000℃，組織內鐵素體與奧氏體含量之比約為4:6，它兼有奧氏體和鐵素體各項優(yōu)異性能，在抗氯離子及硫化物應力腐蝕方面有優(yōu)良的抵抗能力；同時(shí)具備較高的機械強度，性?xún)r(jià)比較高，能夠代替304L和316L常用奧氏體不銹鋼回，美國標準為UNS S32304。

 目前雙相不銹鋼大量用于紙漿和造紙、石油化工、苛性堿溶液、有機酸（抗SCC）、食品工業(yè)、壓力容器（減輕重量）、采礦（磨蝕，腐蝕）等行業(yè)中。

二、焊接工藝試驗

 1. 焊接性能

  現場(chǎng)焊接設備質(zhì)量由焊接工藝評定參數決定，焊接工藝的確定要通過(guò)多次進(jìn)行試件焊接、檢驗試驗來(lái)確定。焊接過(guò)程中焊縫冷卻速度受材料厚度、層間溫度、焊接熱源以及預熱直接影響，而冷卻速度決定了焊縫和焊接熱影響區的組織和性能。焊后熱處理對層間溫度沒(méi)有限制要求，一般而言雙相鋼焊接時(shí)不需要預熱，為避免脆化溫度帶對焊件質(zhì)量造成影響，因此焊后有必要加快冷卻速度。進(jìn)行了沖擊試驗、焊接接頭拉伸試驗、彎曲試驗等研究。

 2. 焊接工藝確定

  a. 試驗用芬蘭提供的14mm厚板。預定焊接工藝為：GTAW打底，SMAW蓋面，V型帶鈍邊的焊接工藝試驗。通過(guò)對兩組試件按該預制焊接工藝焊接后，進(jìn)行無(wú)損探傷檢測發(fā)現存在未焊透、夾鎢等現象，質(zhì)量不合格。

  b. 在試驗現場(chǎng)，與技術(shù)人員、焊接作業(yè)人員一起分析焊接缺陷，決定改進(jìn)焊接方式和坡口型式，采用焊條電弧焊，將V型帶鈍邊坡口改為不對稱(chēng)X型坡口型式。

  c. 焊材選擇原則為等強匹配，由安德里茲提供的，焊條選用為E2209-16，其化學(xué)成分如表所示。

  d. 試驗用設備為WS-500型逆變焊機。

 3. 焊接工藝參數

  改進(jìn)后的SMAW焊接工藝參數如表所示。

 4. 坡口加工型式和試件組對要求

  不對稱(chēng)X型坡口和試板組對要求如圖所示。

 5. 過(guò)程控制

  a. 試件加工完成后，按坡口加工圖檢查加工件，尺寸、坡口角度應與圖要求一致，單面坡口控制在約30°，并將焊接坡口兩側20 mm內打磨掉外表氧化皮、油污等雜物，露出金屬光澤，試板對接間隙要求控制在2~4 mm以?xún)?，試件組對時(shí)應嚴格控制間隙，間隙過(guò)小會(huì )致根部產(chǎn)生未熔合現象，間隙過(guò)大會(huì )增加焊接難度。根部定位焊縫的工藝應與正式焊接時(shí)相同，定位焊完成后，要仔細檢查定位焊縫，如發(fā)現有氣孔等缺陷，及時(shí)用角磨機磨除，重新點(diǎn)焊。

  b. 焊條在使用前經(jīng)320℃~350℃烘焙2h后100℃~120℃保溫待用。

  c. 采用多層焊，背面兩道電弧焊接，正面打底焊、背面兩道電弧焊接接和一道蓋面焊接，盡量采用較小的焊接電流和較快的焊接速度，采用窄焊縫薄層焊，層間溫度小于100℃，施焊過(guò)程中焊條不作橫向擺動(dòng)。

三、試驗結果

 1. 焊縫外觀(guān)質(zhì)量

  焊縫正面寬度17.6~192 mm，寬窄差1.6 mm，正面高度1.5~2.1 mm，正面高度差0.6 mm;焊縫背面寬度12.5~13.95 mm，寬窄差1.45 mm，背面焊縫高度均為1.2~1.6 mm，焊縫高低差0.4 mm。正面和背面焊縫無(wú)外觀(guān)缺陷，焊縫外觀(guān)檢查結果合格。焊接接頭采用射線(xiàn)探傷，按JB4730標準評定為合格。

 2. 力學(xué)性能試驗

  通過(guò)試驗，檢測鐵素體含量均達到40%，機械性能試驗全部合格，力學(xué)性能試驗：拉伸、彎曲、沖擊試驗均合格，實(shí)驗數據報告分別如表白表所示。

四、工藝試驗分析及總結

 1. 焊接試驗工藝分析

   a. 雙相不銹鋼焊接工藝不同于常規不銹鋼材料的焊接，在試驗過(guò)程中，按GBrr985.1-2008推薦坡口規范采用帶鈍邊的V型坡口，焊接試件經(jīng)無(wú)損探傷發(fā)現產(chǎn)生缺陷，不合格。通過(guò)調整坡口形式，采用不對稱(chēng)X型坡口，既減少熔敷金屬量，又有效減少了熱量輸入，并利用后續焊道對前層焊道的熱處理作用提高焊接質(zhì)量。

   b. 對試件進(jìn)行焊接時(shí)，如果焊接線(xiàn)能量過(guò)小，會(huì )導致焊縫熱輸入的不足，使焊縫冷卻速度過(guò)快，高溫鐵素體生成量降低，焊接熱影響區相位平衡因此而破壞，導致雙相鋼接頭的耐蝕性能及韌性下降。

   c. 焊接線(xiàn)能量過(guò)大，易導致熔池面積擴大，產(chǎn)生過(guò)多的飛濺和煙霧，焊件變形量增大，同時(shí)由于冷卻速度過(guò)慢易生成低熔點(diǎn)共晶相，致使雙相鋼接頭的耐蝕性及韌性下降。

   d. 雙相鋼焊接應控制層間溫度在100 ℃以下，最高不超過(guò)150℃。

   e. 選擇合適尺寸的焊條，其直徑不宜過(guò)大，避免焊接過(guò)程中搖晃，以保證電弧沿直線(xiàn)穩定而快速地移動(dòng)。

 2. 工藝應用總結

  某公司將該工藝運用于某國外制漿項目芬蘭提供的S32304雙相不銹鋼制蒸煮器、漿塔類(lèi)設備現場(chǎng)焊接施工中，所確落婚張剝妾—次合滟滑虢筮到99%。根據實(shí)踐，在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能采用較快的焊接速度和較小的焊接電流；為盡量避免焊縫和熱影響區生成單相或較多的鐵素體組織和晶粒粗大，采用窄焊縫薄層焊，層間溫度小于100℃，施焊過(guò)程中焊條不允許作橫向擺動(dòng)。按照小電流多道焊工藝，實(shí)現其優(yōu)異的機械性能和耐腐蝕性能。

五、結論

 雙相不銹鋼焊接現場(chǎng)焊接技術(shù)的使用，解決了雙相不銹鋼現場(chǎng)焊接的難題，可以促進(jìn)雙相不銹鋼在工程上的大量使用。雙相不銹鋼除具有很強的各類(lèi)抗腐蝕性能之外，還具有很好的強度和韌性，在我國的石油、化工、造紙等行業(yè)應用較多，是改善傳統不銹鋼的有效途徑。雙相不銹鋼焊接工藝研究結果為雙相不銹鋼在施工現場(chǎng)復雜環(huán)境情況下焊接工藝的制訂奠定了基礎。