許多焊接方法都可用于不銹鋼(gang)的焊接，但對于不同類型的不銹鋼，由于其組織與性能存在較大的差異，焊接性也各不相同，因此，不同的焊接方法對于不同類型的不銹鋼具有不同的適用性。在選擇焊接方法時，要根據不銹鋼母材的焊接性，對焊接接頭力學性能、耐腐蝕性能的綜合要求來確定。例如埋弧焊是一種高效優質的焊接方法，對于含有少量鐵素體的奧氏體不銹鋼焊縫來講，通常不會產生焊接熱裂紋，但對于純奧氏體不銹鋼焊縫，由于許多焊劑向焊縫金屬中增硅，焊縫金屬容易形成粗大的單相奧氏體柱狀晶，焊縫金屬的熱裂紋敏感性大，因此一般不采用埋弧焊焊接純奧氏體不銹鋼，除非采用特殊的焊劑。當焊接接頭的腐蝕性要求高時，鎢極氬焊等惰性氣體保護焊具有明顯的優勢。對于一些特種焊接方法，如電阻點焊、縫焊、閃光焊及螺柱焊，也可用于不銹鋼的焊接，與普通低碳鋼相比，由于不銹鋼具有較高的電阻和較高的強度，因此需要較低的焊接電流和較大的壓力或頂鍛力。釬焊也廣泛應用于不銹鋼的連接，母材類型不同，釬焊溫度也不同，與普通碳鋼相比，不銹鋼用釬劑有較強的腐蝕性，為了防止殘留的釬劑對釬焊接頭的腐蝕，需對釬焊接頭予以仔細的清理。現如今所應用的不銹鋼有奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼, 所以對這兩種類型的不銹鋼的焊接進行重點介紹。
一、奧氏(shi)體不銹鋼的焊接(jie)
1. 奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的概(gai)述
奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)代(dai)表(biao)了整個不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)系列(lie)中(zhong)最大(da)(da)的(de)(de)一(yi)個類(lei)(lei)(lei)別(bie)，生產的(de)(de)噸(dun)位高于(yu)其(qi)他(ta)任何一(yi)種類(lei)(lei)(lei)別(bie)。它(ta)們(men)在絕大(da)(da)多數環境中(zhong)具(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性。奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)(you)和低碳(tan)鋼(gang)(gang)相當(dang)(dang)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)，室溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)最低屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)約為210MPa（30ksi），然而不(bu)能相變(bian)強(qiang)(qiang)化。由于(yu)這(zhe)類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)低溫(wen)(wen)(wen)沖擊(ji)韌(ren)度(du)好而可(ke)用(yong)于(yu)低溫(wen)(wen)(wen)工(gong)作(zuo)(zuo)環境。其(qi)高溫(wen)(wen)(wen)工(gong)作(zuo)(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)可(ke)達760℃或者更高，但是(shi)(shi)大(da)(da)部(bu)分(fen)鋼(gang)(gang)在這(zhe)么高的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)下強(qiang)(qiang)度(du)和抗氧化能力是(shi)(shi)有(you)(you)限(xian)的(de)(de)。奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)可(ke)以(yi)(yi)通過冷作(zuo)(zuo)硬(ying)化而有(you)(you)效地(di)強(qiang)(qiang)化。它(ta)們(men)經(jing)(jing)常(chang)用(yong)于(yu)要(yao)求(qiu)有(you)(you)很耐(nai)大(da)(da)氣(qi)腐(fu)蝕或耐(nai)高溫(wen)(wen)(wen)腐(fu)蝕能力的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)場合(he)。只要(yao)按照(zhao)正確的(de)(de)工(gong)藝規范(fan)施焊(han)，這(zhe)類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)都是(shi)(shi)可(ke)以(yi)(yi)焊(han)接的(de)(de)。在這(zhe)類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)中(zhong)添(tian)加大(da)(da)量的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)形成元(yuan)(yuan)素，特(te)別(bie)是(shi)(shi)鎳（一(yi)般w（Cr）=8%），其(qi)他(ta)的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)形成元(yuan)(yuan)素是(shi)(shi)C、N和Cu。碳(tan)和氮(dan)是(shi)(shi)強(qiang)(qiang)奧(ao)氏體(ti)形成元(yuan)(yuan)素，這(zhe)可(ke)以(yi)(yi)從鎳當(dang)(dang)量公式中(zhong)各(ge)系數值(zhi)可(ke)看出：Nieq=Ni+35C+20N+0.25Cu，加碳(tan)是(shi)(shi)為了改進高溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度(du)（蠕變(bian)強(qiang)(qiang)度(du)）。在某(mou)些鋼(gang)(gang)中(zhong)加入氮(dan)主要(yao)是(shi)(shi)為了改進室溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度(du)和低溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度(du)，有(you)(you)時(shi)(shi)可(ke)以(yi)(yi)提高一(yi)倍多，用(yong)氮(dan)強(qiang)(qiang)化的(de)(de)鋼(gang)(gang)經(jing)(jing)常(chang)在它(ta)們(men)的(de)(de)AISI 300系列(lie)型(xing)號(hao)后(hou)面標注一(yi)個后(hou)綴N，如304LN。AISI 200系列(lie)（如201）也是(shi)(shi)氮(dan)強(qiang)(qiang)化鋼(gang)(gang)，經(jing)(jing)常(chang)使用(yong)各(ge)種商業名(ming)稱，例如：Nitronic.
奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一(yi)般具有(you)(you)較好的(de)韌度和延性，在拉伸加(jia)載時顯示(shi)出(chu)很高(gao)的(de)斷后伸長率。由于鋼(gang)(gang)中合金含量(liang)較高(gao)，所以比馬氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、低(di)鉻(ge)和中鉻(ge)鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)要貴。盡管鋼(gang)(gang)本身價格高(gao)，但提供了(le)突(tu)出(chu)的(de)工程(cheng)制造方面的(de)優點，特別是良好成形(xing)性和焊接性，因而和其他類(lei)的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)比較，經(jing)常降(jiang)低(di)了(le)總的(de)成本。奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)雖然有(you)(you)很多(duo)種類(lei)，但300系列是最(zui)老的(de)也是應用最(zui)廣的(de)。這(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)大部分(fen)是在18Cr-8Ni系的(de)基(ji)礎上加(jia)入合金元素(su)或(huo)者(zhe)是進行變質，而得(de)到獨(du)特的(de)性能或(huo)者(zhe)使性能更完(wan)備(bei)。
304型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是這個系列鋼(gang)(gang)的(de)(de)基礎，加(jia)上(shang)304L代(dai)表了最常選用(yong)的(de)(de)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。在316型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中用(yong)質量分(fen)數(shu)大(da)約2%的(de)(de)仩替代(dai)等量的(de)(de)鉻以改善耐點蝕能(neng)力(li)。在穩定化(hua)的(de)(de)321和(he)347鋼(gang)(gang)中分(fen)別少量的(de)(de)鈦(tai)和(he)鈮，它們和(he)碳結(jie)合以減少由于析出富鉻碳化(hua)物而(er)引起的(de)(de)晶間腐蝕。在上(shang)世紀(ji)60年代(dai)普遍使用(yong)L類(lei)鋼(gang)(gang)，這是由于利用(yong)AOD（氬-氧脫碳）方法熔煉，降(jiang)低了標準(zhun)型(xing)(xing)（非低碳鋼(gang)(gang)）和(he)低碳型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)之間的(de)(de)價格差別。這類(lei)低碳型(xing)(xing)號不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)（304L，316L）已(yi)經廣泛用(yong)于受到晶間侵蝕和(he)晶間應力(li)腐蝕的(de)(de)工(gong)作場合。
如ASTM A312中(zhong)(zhong)，最廣泛使用的(de)(de)鋼(gang)材(cai)304、316、321和347以及它們的(de)(de)變種(zhong)鋼(gang)都是(shi)18-8類(lei)型，含有的(de)(de)名(ming)義(yi)(yi)成分(fen)(fen)（質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數）是(shi)18%鉻和8%鎳。L類(lei)鋼(gang)代表(biao)低碳(tan)類(lei)的(de)(de)變種(zhong)鋼(gang)，其(qi)(qi)名(ming)義(yi)(yi)碳(tan)的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數是(shi)0.03%。這類(lei)鋼(gang)提高(gao)了(le)在(zai)腐蝕環境中(zhong)(zhong)對晶間侵蝕的(de)(de)耐(nai)力(li)。H類(lei)鋼(gang)碳(tan)的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數接近于0.1%，其(qi)(qi)高(gao)溫強度比(bi)標準(zhun)鋼(gang)及L類(lei)鋼(gang)高(gao)，因而(er)用于高(gao)溫場合。N類(lei)鋼(gang)是(shi)在(zai)300系列鋼(gang)中(zhong)(zhong)有意加(jia)入質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數高(gao)達0.20%的(de)(de)氮（300N，316N）碳(tan)在(zai)含錳的(de)(de)鋼(gang)里氮的(de)(de)加(jia)入量(liang)(liang)更高(gao)（錳增加(jia)氮在(zai)奧氏(shi)體相中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解度）。較高(gao)的(de)(de)氮含量(liang)(liang)可以增加(jia)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)的(de)(de)強度、抗磨損和耐(nai)點(dian)蝕能(neng)力(li)。
含(han)有(you)鈦和(he)鈮(ni)的(de)鋼(gang)如321和(he)347型稱為穩定(ding)化鋼(gang)，因為加(jia)入(ru)這(zhe)兩種元素穩定(ding)了(le)碳(tan)，阻止其(qi)生成M23C6型鉻的(de)碳(tan)化物(wu)。由于(yu)鈦和(he)鈮(ni)的(de)加(jia)入(ru)量(liang)達到1.0%（質(zhi)量(liang)分(fen)數）時可以有(you)效地減少基本中的(de)碳(tan)含(han)量(liang)使富鉻碳(tan)化物(wu)的(de)析出很困難，這(zhe)就降低(di)了(le)敏化的(de)可能性(xing)(xing)，而敏化會(hui)導致在奧氏體(ti)鋼(gang)中產(chan)生晶間(jian)腐蝕。還有(you)很多其(qi)他(ta)鋼(gang)種，包括超級奧氏體(ti)不銹鋼(gang)。由于(yu) 這(zhe)些(xie)鋼(gang)種獨(du)特的(de)性(xing)(xing)能及(ji)對其(qi)焊(han)接性(xing)(xing)的(de)特殊(shu)考慮。
2. 奧氏體(ti)不(bu)銹鋼焊接方法與(yu)焊接材料的(de)選擇
（1）焊接方法
奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)體(ti)不銹鋼(gang)具有優良的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)，幾乎(hu)所(suo)有的(de)(de)熔(rong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)方(fang)(fang)法都(dou)可用于(yu)(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，許多特(te)種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)(fang)法，如電(dian)阻(zu)點焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、縫焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、閃光焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、激光與電(dian)子(zi)束焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、釬焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)都(dou)是可用于(yu)(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)，就根據具體(ti)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)與接(jie)(jie)頭(tou)使(shi)用性(xing)能(neng)的(de)(de)要求，合理選(xuan)擇最佳的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)(fang)法。其(qi)中焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、鎢極氬弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、熔(rong)化極惰性(xing)氣體(ti)保(bao)護焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)是較為經濟的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)(fang)法。
(2) 焊材選(xuan)擇
對于奧(ao)氏體不銹鋼(gang)填充金屬(shu)的(de)種(zhong)類，分(fen)成三(san)個部分(fen)，反(fan)映了AWS按焊接材料各類分(fen)別設定的(de)三(san)種(zhong)標準(zhun)。其中(zhong)：
a. 不(bu)銹鋼(gang)焊條(tiao)采用(yong)美國標(biao)準AWS A5.4標(biao)準用(yong)于(yu)焊條(tiao)（我公司焊材為GES-309，GES316L等）；
b. 不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)絲采用(yong)美國(guo)標(biao)準(zhun)(zhun)AWS A5.9、A5.22等標(biao)準(zhun)(zhun)用(yong)于實心焊(han)(han)(han)(han)(han)絲和金屬粉芯焊(han)(han)(han)(han)(han)絲，氣體(ti)(ti)保(bao)護藥芯焊(han)(han)(han)(han)(han)絲（我公司焊(han)(han)(han)(han)(han)材(cai)為GTS-309，GTS-316L等），所(suo)選焊(han)(han)(han)(han)(han)絲可用(yong)于氬(ya)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)、富氬(ya)混合氣體(ti)(ti)保(bao)護焊(han)(han)(han)(han)(han)、二氧化碳氣體(ti)(ti)保(bao)護焊(han)(han)(han)(han)(han)及(ji)埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)接用(yong)填充材(cai)料(liao)；
c.不銹鋼埋弧(hu)焊主要(yao)選用氧化性(xing)弱的中性(xing)或堿性(xing)焊劑(ji)。
(3) 高鉬(mu)鋼焊接指南
我(wo)公司(si)在(zai)M035項目上用(yong)的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼有316L和254SMO（ASTM A258 S31254），其中254SMO是我(wo)公司(si)第一次焊(han)接的(de)(de)超級奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼材(cai)料，由于(yu)其使(shi)用(yong)條件嚴格（用(yong)于(yu)腐蝕性環(huan)境(jing)），材(cai)料昂貴（包括母材(cai)和焊(han)材(cai)），且焊(han)工不(bu)太熟悉，操(cao)作(zuo)性有一定的(de)(de)難(nan)度，因(yin)此對焊(han)接時要(yao)求注意的(de)(de)重點列出用(yong)以指(zhi)導焊(han)接人(ren)(ren)員和檢(jian)驗人(ren)(ren)員。具(ju)體(ti)內容如(ru)下(xia)：
為防焊接煙塵及Ar氣對焊接人(ren)員的(de)(de)傷害，焊接作業要(yao)在通風的(de)(de)環境中進行；
所(suo)有的焊縫(feng)都應該(gai)略有余高，應該(gai)避(bi)免出現平(ping)的或下凹狀的焊縫(feng)；
焊(han)前一般不需要預(yu)熱(re)，若環境溫(wen)度低于2℃，在距(ju)離焊(han)縫區300mm的(de)范圍(wei)內(nei)應至少加熱(re)到比周圍(wei)環境溫(wen)度高10℃。
層(ceng)間溫度不(bu)能大(da)于100℃，線能量不(bu)能超過1.5KJ/mm
焊(han)件表(biao)面的金屬氧化物會導(dao)致(zhi)焊(han)接缺陷，因(yin)此焊(han)前對雜質的清(qing)(qing)(qing)理十分重(zhong)要，通(tong)常清(qing)(qing)(qing)理范圍(wei)從焊(han)縫(feng)處向兩(liang)側各延伸(shen)50mm，清(qing)(qing)(qing)理范圍(wei)應當包括工作坡口(kou)加工的邊緣以及空心管四周和(he)管子內表(biao)面。注意(yi)：金屬絲刷并不(bu)能完全清(qing)(qing)(qing)理這些殘(can)留物，用熱水沖洗或(huo)擦(ca)洗或(huo)許是(shi)一個好方法。
焊接盡可能在1G和2F位置進行
焊接接頭設計必須使打(da)底焊能很好(hao)的(de)熔透，引弧(hu)(hu)點(dian)要(yao)在坡(po)口內，沿坡(po)口出(chu)現的(de)電弧(hu)(hu)掃掠(lve)要(yao)打(da)磨干凈。每一起弧(hu)(hu)與收弧(hu)(hu)處必須打(da)磨干凈。
定位焊需要背部保護氣(qi)體，每(mei)一個(ge)接頭都(dou)必須打(da)磨；
將焊接處(chu)不能接觸銅和黃銅（由銅和鋅組(zu)成的(de)銅合金(jin)），因為銅和鋅的(de)加入可能導致裂紋的(de)形成。
二(er)、鐵(tie)素體-奧氏體雙相不銹鋼的(de)焊接
1. 鐵素體(ti)-奧氏體(ti)雙相不(bu)銹鋼的概述
鐵素(su)體-奧氏體雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)名(ming)字是(shi)(shi)來自于其室溫微觀組織(zhi)，其中大(da)概一(yi)(yi)(yi)半是(shi)(shi)鐵素(su)體，一(yi)(yi)(yi)半是(shi)(shi)奧氏體。在(zai)20世(shi)紀30年代(dai)(dai)就知(zhi)道有雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，它(ta)時(shi)(shi)快時(shi)(shi)慢的(de)(de)(de)(de)開(kai)發(fa)過程明顯(xian)地(di)受到周期性的(de)(de)(de)(de)鎳短(duan)缺的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。直到1982年美國《焊接手(shou)冊》也(ye)沒(mei)有認(ren)(ren)可(ke)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中單獨的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)類。在(zai)那時(shi)(shi)《焊接手(shou)冊》把較早的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)種雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)-329型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)列在(zai)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中。至少有一(yi)(yi)(yi)家329型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)制造(zao)(zao)商建議(yi)不(bu)(bu)(bu)要(yao)焊接這(zhe)種鋼(gang)(gang)，在(zai)20世(shi)紀50年代(dai)(dai)開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)鑄造(zao)(zao)合(he)金CD4MCu焊接后很脆(cui)。從上(shang)世(shi)紀80年代(dai)(dai)初這(zhe)種鋼(gang)(gang)迅速開(kai)發(fa)，在(zai)同(tong)一(yi)(yi)(yi)時(shi)(shi)期召(zhao)開(kai)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)系列國際雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)會議(yi)編撰的(de)(de)(de)(de)文集中，記錄了(le)這(zhe)個開(kai)發(fa)過程。至今(jin)這(zhe)種鋼(gang)(gang)已被用于廣泛(fan)領域，主要(yao)用于要(yao)求優異耐(nai)腐(fu)蝕性的(de)(de)(de)(de)場合(he)。在(zai)這(zhe)一(yi)(yi)(yi)時(shi)(shi)期，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)焊接和(he)耐(nai)腐(fu)蝕性有了(le)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)改善，這(zhe)主要(yao)是(shi)(shi)由于認(ren)(ren)識到氮作為一(yi)(yi)(yi)種合(he)金元素(su)可(ke)以起關鍵作用。
雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼是(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)在(zai)能(neng)充分發(fa)揮其優(you)點(dian)，即優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)和高(gao)強度或者(zhe)二者(zhe)兼有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)場(chang)合(he)。因為它(ta)含有(you)比奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼更高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)成分，所以(yi)有(you)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵磁(ci)性(xing)(xing)、高(gao)熱(re)傳導性(xing)(xing)和低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)線脹系數(shu)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼最多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)被選用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)耐腐蝕(shi)場(chang)合(he)，已經(jing)在(zai)很(hen)多可能(neng)發(fa)生應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)裂紋和點(dian)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)環境中(zhong)(zhong)代替了奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。它(ta)們在(zai)絕大多數(shu)腐蝕(shi)場(chang)合(he)遠(yuan)優(you)于(yu)結構而又(you)具(ju)有(you)相(xiang)(xiang)當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度。譬如雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼已廣泛用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)陸地和海洋中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)油、氣管道(dao)。由于(yu)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)相(xiang)(xiang)對不(bu)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度下就會形成很(hen)多脆性(xing)(xing)析出物，所以(yi)不(bu)推薦用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)超過280攝(she)氏(shi)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作場(chang)合(he)。它(ta)們比奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼貴(gui)，倒(dao)不(bu)是(shi)(shi)完全因為合(he)金(jin)元素貴(gui)，而主要(yao)是(shi)(shi)由于(yu)從鑄態(tai)到最終的(de)(de)(de)(de)(de)(de)板材、薄(bo)板、管件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)費(fei)用(yong)(yong)(yong)(yong)貴(gui)。然而它(ta)們提供(gong)了優(you)異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)而腐蝕(shi)性(xing)(xing)并可降低重量，在(zai)中(zhong)(zhong)等程度侵蝕(shi)性(xing)(xing)介質中(zhong)(zhong)可能(neng)用(yong)(yong)(yong)(yong)來代替某(mou)些鎳基合(he)金(jin)，而價格僅(jin)為原來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾分之一(yi)。
雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)典型的(de)(de)屈服強度(du)(du)大約是425MPa，和奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)210MPa比(bi)(bi)較(jiao)強度(du)(du)要高得多(duo)。因為雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)強度(du)(du)高，其硬度(du)(du)也(ye)高，所(suo)(suo)以在要求耐腐蝕同時(shi)(shi)(shi)要求耐磨損的(de)(de)場(chang)合，這種鋼(gang)更有優勢。與此(ci)同時(shi)(shi)(shi)，雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)具有良好(hao)的(de)(de)焊(han)接(jie)性，與鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)及奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)，它既不(bu)(bu)像鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)焊(han)接(jie)熱影響區，由于(yu)晶粒嚴重粗化而使(shi)塑韌性大幅度(du)(du)降低(di)，也(ye)不(bu)(bu)像奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)那(nei)樣(yang)，對焊(han)接(jie)熱裂紋比(bi)(bi)較(jiao)敏(min)感(gan)。當(dang)今大多(duo)數的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)都是有好(hao)的(de)(de)韌度(du)(du)和延性，然而它們在低(di)溫(wen)時(shi)(shi)(shi)有韌脆轉變，所(suo)(suo)以一般(ban)(ban)不(bu)(bu)適合用于(yu)低(di)溫(wen)。雙(shuang) 不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)工作溫(wen)度(du)(du)范圍一般(ban)(ban)限于(yu)-40～280攝氏(shi)(shi)度(du)(du)。
雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)線脹系數(shu)和(he)碳鋼、低合(he)金鋼接近。由于這種(zhong)相似性(xing)，這種(zhong)鋼也可用于需要(yao)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼和(he)碳鋼配合(he)使用的(de)高(gao)壓容器類(lei)的(de)結構。這種(zhong)情況下，相對(dui)于使用奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼，能(neng)減少由于熱(re)膨(peng)脹不(bu)(bu)(bu)同(tong)引起的(de)熱(re)應(ying)力。然(ran)而由于雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼中析出反應(ying)在(zai)較低溫度下發生，因而它不(bu)(bu)(bu)適宜用于需要(yao)進(jin)行消除(chu)應(ying)力熱(re)處理（焊后熱(re)處理）的(de)場合(he)。
2. 雙相(xiang)不(bu)銹鋼的化學成分及組織特點
a. 化(hua)學(xue)成分(fen)
目前，國(guo)際上普(pu)遍采(cai)用的鐵素體-奧(ao)氏體雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)可為Cr18型(xing)、Cr23型(xing)、Cr22型(xing)、Cr25型(xing)四類。對于Cr25型(xing)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)，也有普(pu)通雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和超級(ji)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)之分，當點蝕指數PREN（PREN=w(Cr)+ 3.3w(Mo)+16 w(N)）>40時(shi)，稱(cheng)為超級(ji)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)，
我(wo)國(guo)列入國(guo)家的(de)鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼主要有Cr18與Cr25兩大類(lei)型(xing)(xing)。另外一些與國(guo)外典型(xing)(xing)材料相類(lei)似的(de)鋼種也有生產(chan)和應用。
b. 組(zu)織特點
雙相(xiang)不銹鋼(gang)以單相(xiang)δ鐵素(su)體凝固(gu)結晶，當繼續冷卻時，發生(sheng)δ→γ相(xiang)變(bian)，隨著溫度(du)的降低(di)，δ→γ相(xiang)變(bian)不斷進行(xing)。在平(ping)衡條(tiao)件下(xia)或(huo)者(zhe)非快速(su)冷卻的情(qing)況下(xia)，部(bu)分δ鐵素(su)體將(jiang)保留到室溫，因(yin)此，室溫下(xia)的組(zu)織為δ→γ雙相(xiang)組(zu)織。
3. 雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的焊接特點
焊(han)接過(guo)程(cheng)(cheng)是一(yi)(yi)個快速(su)加熱(re)(re)與(yu)快速(su)冷(leng)卻的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)循環過(guo)程(cheng)(cheng)。在加熱(re)(re)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，當熱(re)(re)影響區的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)固溶處理溫(wen)度(du)，在1150~1400℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)狀態下，晶粒將發(fa)生長大，而(er)且發(fa)生γ→δ相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)，γ相(xiang)(xiang)(xiang)明顯減少，δ相(xiang)(xiang)(xiang)增(zeng)多。一(yi)(yi)些(xie)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)近(jin)縫區會(hui)出現(xian)晶粒較粗大的(de)(de)(de)(de)δ鐵素體(ti)組織。如果焊(han)后的(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻速(su)度(du)較快，將抑制δ→γ的(de)(de)(de)(de)二(er)次相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)，使熱(re)(re)影響區的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)失調，當δ鐵素體(ti)大于70%時(shi)，二(er)次轉變(bian)的(de)(de)(de)(de)γ奧氏體(ti)也變(bian)成針狀和(he)羽毛狀，具有(you)魏氏組織特(te)征(zheng)，導致(zhi)力學性能(neng)和(he)耐腐蝕性能(neng)惡化。當焊(han)后冷(leng)卻速(su)度(du)較慢時(shi)，則δ→γ的(de)(de)(de)(de)二(er)次相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)比較充分，室溫(wen)下為相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)較為合(he)適的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)組織。因此，為防止熱(re)(re)影響區的(de)(de)(de)(de)快速(su)冷(leng)卻，使δ→γ二(er)次相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)較為充分，保證較合(he)理的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)，足夠的(de)(de)(de)(de)焊(han)接熱(re)(re)輸(shu)入是必要的(de)(de)(de)(de)。隨(sui)著母材厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，焊(han)接熱(re)(re)輸(shu)入應適當提高(gao)(gao)。
對于雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼焊縫(feng)金(jin)(jin)屬，仍以單相(xiang)(xiang)δ鐵素體(ti)(ti)凝固結晶，并隨溫度的(de)(de)降(jiang)低發生(sheng)δ→γ組織轉變。但由于其熔(rong)化-凝固-冷(leng)卻相(xiang)(xiang)變是一(yi)個速度較快的(de)(de)不(bu)(bu)平衡過程，因(yin)此，焊縫(feng)金(jin)(jin)屬冷(leng)卻過程中(zhong)的(de)(de)δ→γ組織轉變必然是不(bu)(bu)平衡的(de)(de)。當焊縫(feng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)化學(xue)成(cheng)分與母(mu)材成(cheng)分相(xiang)(xiang)同，或者(zhe)母(mu)材自熔(rong)時，焊縫(feng)金(jin)(jin)屬中(zhong)的(de)(de)δ相(xiang)(xiang)將偏(pian)高，而γ相(xiang)(xiang)偏(pian)低。為(wei)了保證焊縫(feng)金(jin)(jin)屬中(zhong)有(you)足(zu)夠的(de)(de)γ相(xiang)(xiang)，應提高焊縫(feng)金(jin)(jin)屬化學(xue)成(cheng)分的(de)(de)Ni當量，通常的(de)(de)方法是提高奧氏體(ti)(ti)化元素（Ni、N）的(de)(de)含量，因(yin)此就出現了焊縫(feng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)超合金(jin)(jin)化的(de)(de)特點。
雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)具(ju)有良好(hao)的(de)(de)焊(han)接(jie)性(xing)，盡管其(qi)凝固(gu)結晶為單相鐵(tie)素(su)體，但在一(yi)般的(de)(de)拘(ju)束條件下，焊(han)縫金屬(shu)的(de)(de)熱(re)裂紋敏(min)感性(xing)很(hen)小，當雙(shuang)相組織的(de)(de)比(bi)例(li)適當時，其(qi)冷裂紋敏(min)感性(xing)也較(jiao)(jiao)低。但應(ying)注(zhu)意，雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)畢竟具(ju)有較(jiao)(jiao)高的(de)(de)鐵(tie)素(su)體，當拘(ju)束度(du)較(jiao)(jiao)大及焊(han)縫金屬(shu)含氫(qing)量較(jiao)(jiao)高時，還存在焊(han)接(jie)氫(qing)致裂紋的(de)(de)危險。因此，在焊(han)接(jie)材(cai)料選(xuan)擇與焊(han)接(jie)過程中(zhong)應(ying)控制氫(qing)的(de)(de)來源。
另請注意：雙(shuang)相鋼(gang)(gang)與雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)定(ding)義不(bu)同，雙(shuang)相鋼(gang)(gang)是指(zhi)由(you)低碳(tan)鋼(gang)(gang)或(huo)低合金高(gao)強度鋼(gang)(gang)經臨界(jie)處理或(huo)控制軋制而(er)得到(dao)的(de)主要由(you)鐵素體和馬氏體所(suo)組(zu)成的(de)鋼(gang)(gang)。
4. 焊接(jie)工藝方(fang)法與焊接(jie)材料
a. 焊接工藝方法
到(dao)目(mu)前為止，焊(han)(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)、鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)、熔化(hua)極氣體保(bao)護焊(han)(han)(han)(han)(han)（采用(yong)實心(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲或藥(yao)芯焊(han)(han)(han)(han)(han)絲）、甚(shen)至埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)都(dou)可(ke)用(yong)于鐵(tie)素體-奧(ao)氏體雙(shuang)相(xiang)不銹鋼的焊(han)(han)(han)(han)(han)接。
b. 焊接工藝(yi)方法選擇及坡口形式(shi)與(yu)尺(chi)寸
根據管、板厚(hou)度及(ji)相應的焊接工藝(yi)方法選擇及(ji)坡口尺寸。
c. 雙相不銹鋼(gang)鋼(gang)焊接指(zhi)南(nan)
我(wo)公司在M021項目上用的雙相(xiang)不銹(xiu)鋼為(wei)(wei)ASTM A790 S32750和S32760，且此二者皆為(wei)(wei)超級雙相(xiang)不銹(xiu)鋼，所(suo)選(xuan)焊接(jie)方法為(wei)(wei)GTAW，所(suo)選(xuan)焊絲為(wei)(wei)SANDVIK 25.10.4.L。焊接(jie)時(shi)的注(zhu)意與焊接(jie)超級奧氏體類似(si)，但層間溫度(du)(du)可控制為(wei)(wei)150攝(she)氏度(du)(du)以下(xia)。
d. 不銹鋼焊(han)接(jie)材料品牌
到目前(qian)為(wei)止，焊(han)條電弧(hu)焊(han)、鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)、已(yi)經在我(wo)公司進行使(shi)(shi)用，現在正在使(shi)(shi)用的焊(han)材(cai)如下(xia)表：
