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石油与化工设备
-10-论文广场2010年第13卷

2205双相不锈钢焊接工艺的实验研究

梁晓刚1，达育清2，闫科2

（1.甘肃省聚合物配混改性成套技术及装备工程技术研究中心，甘肃兰州730060）
（2.天华化工机械及自动化研究设计院，甘肃兰州730060）

[摘要]双相不锈钢因具有较高的强度、耐腐蚀性能和加工性能，广泛用于各类化工设备。本文以2205双相不锈钢为例分
析了双相不锈钢的焊接工艺并完成了焊接实验。
[关键词]双相不锈钢；焊接工艺；试验

1双相不锈钢简介
双相不锈钢是近年发展起来的一种新型不锈钢，它具有铁素体和奥氏体两种金相组织，具有良好的
强度、耐腐蚀性能和加工性能。常用的双相不锈钢有2205、2304、2507等，其化学成分如表1所示，力学
性能如表2所示。

表1双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢化学成分对比(质量分数，%)
不锈钢牌号CCrNiMoN其它
22050.0222.15.63.10.18S=0.001
23040.022340.20.1S=0.001
25070.0125740.27S=0.001
316L0.01516.1710.162.11－Mn＝1.84

表2双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢力学性能对比

不锈钢牌号密度(g/cm3)屈服强度(MPa)线型膨胀系数(10-6/℃)硬度
22057.7041513.5HV258
23047.8040013HV230
25077.7555313HV304
316L8.02717016.5HV221

从表2可以看出，双相不锈钢的强度远大于组织和性能。
316L等常用不锈钢，可以节约大量的材料，因此双相不锈钢焊接的主要问题不在焊缝，而在
近年来发展迅速，广泛用于各类化工设备。热影响区。主要原因是：在焊接热循环作用下，
2双相不锈钢焊接性能分析[1～2]热影响区处于快冷非平衡态，冷却后总是保留较
多的铁素体，从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹脆
双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不(
化的敏感性。为了减少和防止焊缝和热影响区
锈钢的性能，其优良的性能主要靠适当比例的金)
产生单相铁素体组织以及焊接热影响区的晶粒粗
相组织来保证，焊接参数对焊接接头的金相组织
大，一般应采取以下工艺措施：
有很大影响，从而直接影响焊接接头的性能。若
焊接过程中采用的线能量过低，冷却速度过快，（1）焊接时在不影响焊接接头质量的前提下
则焊缝及热影响区就会产生过多的铁素体和氮化尽量选用较小的焊接线能量，使焊接部位可以快
物，从而降低焊接接头的耐腐蚀性和韧性；若焊速冷却。
接线能量过高，冷却速度过慢，则焊缝及热影响（2）采用窄焊缝多次焊接的方式，使层间温
区可能析出金属间化合物，也会使焊接接头的耐
腐蚀性和韧性降低。因此适当的焊接工艺参数和作者简介：梁晓刚（1980—），男，甘肃庆阳人，大学本
技术措施相结合才能保证焊缝及热影响区的金相科，工程师。
第12期梁晓刚等2205双相不锈钢焊接工艺的实验研究-11-

度小于100℃，同时施焊过程中焊条不允许作横向样也存在475℃脆性，但不如铁素体不锈钢那样敏
摆动。感。焊接时为了减少σ相脆化和475℃脆化，可以
（3）与奥氏体不锈钢焊缝相反，接触腐蚀进行980℃固溶处理，获得奥氏体－铁素体双相组
介质的焊缝首先焊，不接触腐蚀介质的焊缝最后织的不锈钢。
焊。目的是利用后一道焊缝对前一道焊缝进行一3双相不锈钢2205焊接工艺参数[1～2]
次热处理，使焊缝和热影响区的单相铁素体组织
双相不锈钢可采用钨极惰性气体保护焊、惰
转为奥氏体。如果要求接触介质的焊缝必须最后
性气体保护金属极电弧焊、埋弧自动焊、手工电弧
施焊，则在此焊缝上需加一道工艺焊缝，工艺焊
焊等焊接方式。以双相不锈钢2205为例，提出了各
缝焊后必须清除掉。
种焊接方式的适用范围及相应的焊接工艺参数。
（）气体保护焊时保护气中加氮可以提高焊
5焊条电弧焊适用于中、厚钢板的焊接，一般
缝的耐蚀性，保护气的纯度应满足工艺要求。应
选用A312和A022Si牌号的碱性焊条，其焊接接头
采取有效的背面保护工装，有效的背面保护是保
的力学性能见表3。无论是薄板，还是中、厚钢板
证焊接质量的前提。
的焊接，焊前均不需要预热，焊后也不要求进行
（6）双相不锈钢含有50%左右的铁素体，同热处理。
表3焊条电弧焊的焊接接头力学性能表
抗拉强度σb(MPa)硬度HV冲击韧度αKU(J/cm2)
焊条牌号热影响区距熔合线距离/mm
焊缝接头焊缝熔合区母材
粗晶区退火区00.51.01.5
A312768856199221239229221
A022Si6256372202342492452421109777105

焊条电弧焊的工艺参数可按表4选取，最终形成的熔敷金属的化学成分见表5