由于雙相不(bu)銹鋼具有雙相結構，與奧(ao)氏(shi)體不銹鋼相比較，焊接熱裂敏感性小；與鐵素體不(bu)銹鋼相比較，焊后熱影響區的脆化傾向也較低，因此，雙相不銹鋼管具有較好的焊接性。
但是，雙相不銹鋼管焊接主要是要控制焊后熱影響區具有適宜的相比例，防止熔合線和焊縫熱影響區出現單相鐵素體組織而導致的雙相不銹鋼管性能的下降和優良特性的喪失。對于高鉻、鉬、氮高合金雙相不銹鋼，也要防止σ相、 相和x Cr2N、CrN等的析出帶來的不良影響。為此，焊接用雙相不銹鋼管，焊前母材相比例的控制、焊接時的峰值溫度和冷卻速度以及焊接線能量的大小等均需予以注意。
圖6.14系第一代雙相不銹鋼管(guan)00Cr26Ni6Ti由于熱處理溫度不同，鋼中γ相量的變化，對鋼的力學性能和耐應力腐蝕性能的影響。可以看出，隨熱處理溫度升高，當鋼中γ相量＜20％后，隨鋼中γ量的進一步減少（即鐵素體量的增多），鋼的韌性顯著下降，耐應力腐蝕性能顯著降低。到1200℃以上呈現單相鐵素體組織后，鋼的韌性和耐應力腐蝕性能實際上是含鎳的純鐵素體不銹鋼的性能，不僅韌性低，耐應力腐蝕性能差，而且對晶間腐蝕也很敏感。此種由于溫度的影響和雙相不銹鋼中相比例的變化導致的性能改變，在雙相不銹鋼管焊接過程中，同樣會顯現出來。
圖6.14 不同溫度熱處理后(hou)，鋼中相(xiang)(xiang)比例(li)（γ相(xiang)(xiang)量）對00Cr26Ni6Ti雙相(xiang)(xiang)鋼性能(neng)的影響
圖6.15和圖6.16系另一種第一代雙相不銹鋼管SUS 329J1（0Cr26Ni5Mo2）實際焊后熱影響區γ相量的變化及熱模擬試驗再現加熱溫度和冷卻條件對此鋼α相量和沖擊韌性的影響，從圖 6-15 可看出，焊后熱影響區γ相量（γ2 魏氏組織）顯著減少,近熔合線區可低于5%;從圖6.16可知,加熱溫度提高,鐵素體量增加,焊后高溫冷卻過程中,冷卻越快,二次奧氏體(ya)的形成量也越少,鋼的韌性也越低。
綜上所述,在雙相不銹鋼管(guan)焊接過程中,其熱影響區的變化可以簡單描述為:受溫度的影響,熱影響區中奧氏體大量減少,鐵素體大量增加以及鐵素體晶粒的長大,在焊縫熔合線及其附近的高溫區會呈現晶粒較粗大的單相鐵素體組織。而在焊后冷卻過程中,隨冷卻速度和母材初始相比例的不同,自高溫鐵素體轉變而來的奧氏體(稱二次奧氏體),即Y20量也有所不同。冷卻快,熔合線及其附近微區的單相鐵素體還會保持到室溫,形成含鎳的純鐵素體組織,從而導致各種性能的下降;冷卻較慢,則會有較多的二次奧氏體(y2)產生,從而使得焊縫熱影響區呈現具有不同a/y相比例的雙相區。雖然與未經焊接熱影響區的母材相比,近熔合線熱影響區性能也會有所下降,但仍可保持雙相不銹鋼的優良特性。當然,冷卻速度也要控制適當,特別是要防止冷卻過慢而引起的碳、氮化物大量析出和x。等脆性相沉淀帶來的危害。
圖6.17系雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)組織圖和焊(han)后熱影響(xiang)區(qu)(qu)的(de)組織變(bian)化圖,可以較圓(yuan)滿地解釋(shi)上述雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)后熱影響(xiang)區(qu)(qu)所遇到(dao)的(de)現象。
克服第一代雙相不銹鋼管焊接性的不足,即防止焊后單相鐵素體的形成,并希望焊后獲得盡量多的奧氏體(y2)和滿意的熱影響區性能,一是向鋼中加氮并使母材具有a/γ近于1的雙相結構,二是焊接工藝的控制(包括線能量和多層焊時層間溫度的控制以及焊接材料的選擇)。
實踐(jian)表明(ming),由于氮的(de)加入(ru),第二代和第三代(超(chao)級)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼以及(ji)經(jing)濟型雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼,在母材固溶態(tai)a和γ的(de)相(xiang)比例(li)控制在50%比50%即1:1的(de)前提下,采取適(shi)宜的(de)焊接工藝,完全可以防(fang)止焊后熔合線和熱影(ying)響區(qu)單相(xiang)鐵素體(ti)的(de)形(xing)成(cheng),并(bing)獲得(de)滿意的(de)焊接接頭的(de)性能。
表6.6列出了相(xiang)比(bi)例對不(bu)同含氮量(liang)的(de)25Cr6.5Ni3MoN 鋼(gang)焊接熱模擬試樣和母材(cai)耐(nai)蝕性的(de)影響,顯然,當母材(cai)的(de)相(xiang)比(bi)例a/γ近于70/30時(shi),HAZ1近于單(dan)相(xiang)鐵素體,HAZ2也僅5%~7%的(de)Y,鋼(gang)的(de)晶(jing)間腐蝕敏感性增加,點蝕速率提高;當母材(cai)的(de)相(xiang)比(bi)例a/γ近于50/50時(shi),HAZ1含有7%~35%的(de)γ,HAZ2有15%~40%的(de)γ,此時(shi)則可(ke)以獲得(de)滿意的(de)耐(nai)晶(jing)間腐蝕和耐(nai)點蝕腐蝕性能。
需要指出，雙相不銹鋼管焊后熱影響區的相比例已不是固溶態比較理想的 a/γ近于1/1，而是隨鋼的牌號、鉻當量／鎳當量、焊前母材的熱處理溫度和焊接工藝等的不同，可能在90／10～70／30之間波動。
