浙江至德鋼業(yè)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)雙相不銹鋼管廠(chǎng)家，公司技術(shù)人員認為對于雙相不銹鋼管，韌性和耐腐蝕性是關(guān)鍵的性能指標，其化學(xué)成分和焊接過(guò)程都必須保證能形成足夠的奧氏體相和阻止金屬間相的析出。對于接頭的焊接過(guò)程來(lái)說(shuō)，雖然沒(méi)有對鐵素體相的含量進(jìn)行嚴格要求，但是一旦鐵素體相的含量超過(guò)60%，就可能產(chǎn)生很多的問(wèn)題。在金屬間相的析出方面，經(jīng)過(guò)多年的探索研究，有害相主要為碳化物、鉻的氮化物（CrN、Cr2N）、二次奧氏體相、金屬間化合物（σ）和其他的一些相等。

焊接線(xiàn)能量對焊縫及熱影響區的組織及兩相比例有很大的影響，進(jìn)而對焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能產(chǎn)生很大影響。焊接時(shí)如采用的線(xiàn)能量過(guò)低，工件冷卻速度過(guò)快，焊縫及熱影響區會(huì )產(chǎn)生過(guò)多的鐵素體組織，從而降低焊接接頭的腐蝕抗力和韌性；線(xiàn)能量過(guò)高，工件的冷卻速度過(guò)慢，焊縫及熱影響區可能析出金屬間相，也會(huì )使焊接接頭的腐蝕抗力和韌性降低。在較低的線(xiàn)能量情況下，冷卻速度較快，奧氏體相析出不充分，焊縫和焊接熱影響區（heataffected~zone，HAZ）的鐵素體含量較高，HAZ寬度較??；隨著(zhù)線(xiàn)能量的增加，冷卻速度減慢，奧氏體析出時(shí)間延長(cháng)，焊縫和HAZ中的鐵素體量減少，HAZ寬度增加。即使采用大的線(xiàn)能量，HAZ中的鐵素體相含量仍不會(huì )低于50%。

文獻指出，雙相不銹鋼管在焊接過(guò)程中如果采用單一的氬氣保護，焊接時(shí)焊縫金屬中的氮元素會(huì )發(fā)生擴散現象，將明顯抑制冷卻時(shí)鐵素體組織向奧氏體組織的轉變，焊縫金屬中的鐵素體組織含量容易出現超標現象。所以，為了控制焊縫金屬中的鐵素體相含量，在焊接過(guò)程中，可在保護氣體Ar中添加適量的氮氣，通過(guò)保護氣氛的富氮化，來(lái)防止焊縫金屬中的氮元素向外發(fā)生擴散現象，從而確保冷卻過(guò)程中有較多的鐵素體轉變成奧氏體。但是，隨著(zhù)氨氣中氮氣含量的增加，鐵素體相含量呈線(xiàn)性下降、焊接電壓升高、熱輸入增加、峰值溫度提高，從而導致接頭殘余應力增加。保護氣體中氮氣含量越高，殘余應力越大。一般，當保護氣體中氮氣的含量不超過(guò)2%時(shí)，鐵素體相的含量在低熱輸入時(shí)比高熱輸入時(shí)的要高。

2205雙相不銹鋼管件接頭焊縫常會(huì )在冷卻過(guò)程中析出二次相。主要的二次相有：

 1. 二次奧氏體

 一般在900℃以下析出的奧氏體通常稱(chēng)為二次奧氏體，其析出可理解為鋼或焊縫金屬從高溫初次快速冷卻時(shí)，其平衡鐵素體的份額較高，以后又因焊接或熱處理再加熱時(shí)就會(huì )生成比初始高溫奧氏體的氮、鉻、鉬含量較低的二次奧氏體，其形態(tài)主要取決于形成的位置及機理。經(jīng)?？稍诤缚p金屬中發(fā)現帶有尖銳邊緣型的魏氏體（Widmanstatten），而在焊縫金屬和熱影響區母材中均可見(jiàn)到的為球型組織。不管是哪種組織形式，其低的氮、鉻及鉬含量均對抗點(diǎn)蝕產(chǎn)生有害影響。另外，文獻指出二次奧氏體的析出會(huì )促進(jìn)富鉻而貧鎳的σ相成核結晶。

 2. 金屬間化合物相

 最常見(jiàn)的金屬間化合物是σ相，它經(jīng)常以足夠多的量析出在雙相不銹鋼管件母材及焊縫金屬中。χ相及R相已在許多雙相不銹鋼管件及焊縫金屬中被檢測到，但大多析出量都很小。實(shí)際上要確切地分辨這些相的構成較為困難，因此，通?？偸羌俣ㄋ鼈兌纪瑯拥貢?huì )使接頭性能惡化，而以σ相作為廣義金屬化合物相的代名詞，但實(shí)質(zhì)上它們包含以下多種形態(tài)：

①. σ相正方晶的σ相基本上是Fe–Cr–Mo，根據合金元素含量不同，它在雙相不銹鋼管件處于600~1100℃范圍內時(shí)為熱力學(xué)穩定相。σ相是富鉻、鉬、硅及鎢元素、貧鎳及錳元素的相。依據鋼的化學(xué)成分及形成溫度不同，雙相不銹鋼管件及焊縫金屬中所生成σ相的典型成分為：29%~34%Cr、3%~5%Ni、3%~9%Mo及0~7%W。σ相硬而脆，會(huì )顯著(zhù)降低鋼的塑性和韌性。σ相富含鉻，使其周?chē)蜇氥t而使鋼的耐腐蝕性降低。鑒于此，σ相是一種危害最大的二次相。焊接時(shí)，以急冷方式快速通過(guò)該形成溫度區間，可有效避免σ相的產(chǎn)生。

②. χ相方晶的χ相是富含Mo的金屬間化合物相，它通常在雙相不銹鋼管件處于700~900℃范圍內時(shí)生成。其成分在無(wú)W的鋼及焊縫中為：20%~28%Cr、3.0%~5.5%Ni、9%~22%Mo；而在含0.9%~4.3%W鋼及焊縫中為4%~17%Mo、3%~16%W。這種χ相是亞穩態(tài)的，當熱處理時(shí)間延長(cháng)時(shí)它即為σ相所取代。

③. R相角晶的金屬間化合物相是2205雙相不銹鋼管件處于550~800℃溫度范圍內時(shí)析出的，其成分為：16%~30%Cr、3%~5%Ni、25%~40%Mo。

④. α′相在300~550℃范圍內引起的鐵素體分解為富Fe的α及富Cr的α′造成475℃脆化。但也有人認為α′的形成是一種成核和生長(cháng)過(guò)程。不過(guò)，其結果總是使沖擊強度降低。

⑤. G相在α′相形成溫度范圍內長(cháng)期時(shí)效后會(huì )觀(guān)測到與未摻雜的Fe–Cr固溶體發(fā)生相互作用而生成富Si的立方晶金屬間化合物相G，它是由于鉬、硅及鎳的增加而形成的，G相的形成會(huì )使沖擊強度明顯降低。

⑥. τ相2205雙相不銹鋼管件中也曾發(fā)現過(guò)稱(chēng)為τ相的斜方晶金屬間化合物，它對性能的影響暫不清楚。

⑦. η相25Cr4Ni4Mo鐵素體不銹鋼管件中已知η相（Fe2Mo、laves相），也已在雙相不銹鋼管件中觀(guān)測到，但因η相與R相極難區分，對其認定還有待研究。

 3. 氮化鉻

 雙相不銹鋼管處于700~900℃范圍內可發(fā)生六方晶的Cr2N析出，其形成是由于含飽和氮的鐵素體從高溫快速冷卻，在等溫處理時(shí)及涉及焊接的過(guò)程中會(huì )析出。這種析出對鋼的抗腐蝕及沖擊性能都有不利影響。

 立方晶的CrN也在約1100℃形成的鐵素體中發(fā)現，但其對性能的影響很小。最近探明CrN常以薄膜或微片狀出現在呈棒狀的Cr2N附近。

4. 碳化物

 2205雙相不銹鋼管的含碳量很低，鋼中碳化物起的作用較小。然而碳化物的析出仍然是可能的，在950℃以下會(huì )迅速析出M23C6，而在950~1050℃之間則會(huì )析出M7C3。值得注意的是，碳化物的析出會(huì )促進(jìn)σ相之類(lèi)有害相的形成，因為它為后者提供了成核空間。

 5. 其它相

 2205雙相不銹鋼管焊縫金屬在650℃時(shí)觀(guān)測到富鉬、鉻及硅的晶界薄膜。