由于雙相不(bu)銹鋼具有雙相結構，與奧(ao)氏體(ti)不銹鋼相比較，焊接熱裂敏感性小；與鐵素體不銹鋼相比較，焊后熱影響區的脆化傾向也較低，因此，雙相不銹鋼(gang)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(guan)焊接過程中，同樣會顯現出來。
圖6.14 不同(tong)溫度熱處理后，鋼中(zhong)相比(bi)例(li)（γ相量）對00Cr26Ni6Ti雙相鋼性能的影響
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(tu)6.17系雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)的組織(zhi)圖(tu)和焊后熱影(ying)響區(qu)的組織(zhi)變化圖(tu),可以較(jiao)圓滿地解(jie)釋上述(shu)雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)焊后熱影(ying)響區(qu)所(suo)遇到的現象。
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)。
實踐表(biao)明,由于氮的加(jia)入,第(di)二代和第(di)三代(超級)雙(shuang)相不銹鋼以及經濟型雙(shuang)相不銹鋼,在母材固溶(rong)態(tai)a和γ的相比(bi)(bi)例控制(zhi)在50%比(bi)(bi)50%即(ji)1:1的前提(ti)下,采取適(shi)宜的焊接工藝,完(wan)全可以防止焊后熔合(he)線和熱影響區單(dan)相鐵素體的形(xing)成,并獲得滿意的焊接接頭(tou)的性能。
表6.6列(lie)出了相(xiang)比(bi)例對不同含(han)氮量的(de)25Cr6.5Ni3MoN 鋼焊(han)接熱(re)模擬試樣和母(mu)材(cai)耐蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)影響,顯然,當母(mu)材(cai)的(de)相(xiang)比(bi)例a/γ近于(yu)70/30時,HAZ1近于(yu)單相(xiang)鐵素體,HAZ2也僅5%~7%的(de)Y,鋼的(de)晶間腐蝕(shi)(shi)敏感性(xing)增加,點(dian)蝕(shi)(shi)速率提(ti)高;當母(mu)材(cai)的(de)相(xiang)比(bi)例a/γ近于(yu)50/50時,HAZ1含(han)有7%~35%的(de)γ,HAZ2有15%~40%的(de)γ,此時則(ze)可以獲(huo)得滿意的(de)耐晶間腐蝕(shi)(shi)和耐點(dian)蝕(shi)(shi)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。
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。
