雙相不銹鋼S31803的焊接性研究
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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雙相不銹鋼一般分為四種類型：Cr18型、Cr21型、Cr25型及含25%～26%的超級雙相不銹鋼。S31803是標準的雙相不銹鋼，屬于Cr21型，占雙相不銹鋼總量的80%以上。在生產中S31803應用很廣，尤其是在操作介質為辛酸、氮氣、苯乙酮的設備中應用很多，這些介質具有中高度毒性和爆炸危險性，且設備的工作溫度一般較高，接近200℃，所以對焊縫的要求很高。基于S31803在生產中應用很廣且接觸的介質使用條件惡劣，所以選擇S31803作為焊接母材來研究其焊接性具有廣泛的實踐意義。
S31803的成分特點：C質量分數在0.02%～0.03%之間，屬于超低碳；Cr質量分數在23%～26%之間，屬于高Cr質量分數；其組織特點：兩相（奧氏體、鐵素體）各約占50%；性能特點：由于兼備了超低碳、室溫為鐵素體和奧氏體的雙相組織、Cr含量高以及添加了Mo、N等元素的特點，使其具有更高的耐應力腐蝕、耐縫隙腐蝕、耐Cl-點腐蝕、耐晶間腐蝕、耐高速泥沙沖刷等能力，具有較高的力學性能、較低的熱膨脹性能、較好的可焊性和較低的使用成本等優點。
焊接過程中，雙相不銹鋼在熱循環的作用下，焊縫金屬盒熱影響區的組織發生了一系列的變化。在高溫下，雙相不銹鋼的金相組織全部由鐵素體組成，奧氏體則是在冷卻過程中析出的。S31803焊接過程中應該注意以下三方面問題：
（1）焊接裂紋。S31803的Creq/Nieq較高，Cr的含量達23%，Ni的含量達6.5%，即雙相不銹鋼S31803的Creq/Nieq=3.54，故S31803的焊縫屬于鐵素體凝固區，對凝固裂紋有一定敏感性。因此，在焊接過程中要采用合適的焊接材料、焊接方法和控制焊接工藝參數，才能使焊縫具有很好的抗凝固裂紋能力。冷裂紋與材料對氫致延遲裂紋敏感性有關，但如果焊接材料選用正確，可以避免冷裂紋的出現。
（2）熱影響區脆化。焊接過程中在焊接熱循環作用下，焊縫熱影響區處于快冷非平衡狀態，冷卻后總是保留更多的鐵素體，從而增大了腐蝕傾向和氫致裂紋敏感性。所以S31803焊接的主要問題在熱影響區，熱影響區的問題主要在于耐蝕性能的損失、韌性損失和后焊接裂紋問題。為了避免這些問題，焊接工藝應考慮減少材料處在紅熱溫度范圍的時間。
（3）氣孔敏感性。氣孔的形成取決于焊接參數和合金成分。為防止產生氣孔，降低氣孔敏感性，在焊接過程中要控制焊縫含氮量，加強對焊縫的保護和提高焊渣的透氣性。