S32205雙相不銹鋼被大量應(yīng)用在一些腐蝕性強(qiáng)和工藝要求比較高的環(huán)境下，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和耐腐蝕性均高于普通的不銹鋼。本文分析S32205雙相不銹鋼的成分和力學(xué)性能，研究其焊接性能和焊接工藝，提出具體的焊接參數(shù)，通過(guò)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)和金相組織觀察，得出S32205雙相不銹鋼的焊接工藝對(duì)其組織和性能的影響非常大。

多磷酸PPA，化學(xué)式：H6P4O13，無(wú)色透明粘稠狀液體，易潮解。能與水混溶并水解為正磷酸，不結(jié)晶，有腐蝕性。有機(jī)合成中用作化合物環(huán)化劑及酰化劑，也用作正磷酸的代用品及分析試劑。由磷酸與五氧化二磷加熱聚合而得。由于PPA腐蝕性強(qiáng)和工藝過(guò)程伴隨大量的溶劑，某PPA裝置工藝管道采用大量的S32205雙相不銹鋼，文章通過(guò)S32205雙相不銹鋼的一系列分析，簡(jiǎn)單介紹了S32205雙相不銹鋼的焊接工藝。

1雙相不銹鋼簡(jiǎn)介

        雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡(jiǎn)稱DSS），指鐵素體與奧氏體各約占50%，，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到30%的不銹鋼。雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國(guó)誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)800 MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節(jié)約用材，降低成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣（如磷酸、硫酸介質(zhì)）的條件下，雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。

2 S32205雙相不銹鋼成分與力學(xué)性能

        S32205雙相不銹鋼是一種含N的不銹鋼，其合金元素主要為Cr、Ni、Mo。S32205雙相不銹鋼屬于高強(qiáng)度不銹鋼。S32205雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。與鐵素體不銹鋼相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)；與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。與鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對(duì)焊接熱裂紋比較敏感。氮在強(qiáng)化S32205雙相鋼中取重要作用，當(dāng)?shù)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.2%時(shí)，氮的固熔強(qiáng)化使奧氏體的強(qiáng)度大于鐵素體。增加鐵素體含量，會(huì)導(dǎo)致沖擊韌性降低，也導(dǎo)致氮在鐵素體中析出，生產(chǎn)氮化鉻，所以氮在鐵素體中比在奧氏體中的溶解度底。

3 S32205雙相鋼焊接性能和工藝分析

        焊接是一個(gè)復(fù)雜的冶金過(guò)程，S32205雙相鋼的焊接質(zhì)量，取決于焊縫和HAZ的鐵素體與奧氏體含量的平衡和兩相組織的均勻性。在焊接過(guò)程中，從凝固點(diǎn)到1200℃為鐵素體組織；1200-800℃奧氏體從鐵素體中析出；800℃-475℃可能有中間相析出。如碳化物、氮化物等。所以，焊接線能量輸入的大小，直接影響焊縫和HAZ中鐵素體的含量。線能量過(guò)小，不利于奧氏體析出；線能量太大，則引起合金元素Cr、Ni、Mo的燒損，導(dǎo)致材料的抗腐蝕性能和機(jī)械性能下降，而中間相就更容易析出。

焊縫的高溫和快冷會(huì)使雙相鋼組織鐵素體化，鐵素體含量增加又導(dǎo)致沖擊韌性和抗腐蝕性能降低。所以，合理的焊接工藝對(duì)焊縫質(zhì)量至關(guān)重要。與奧氏體不銹鋼相比，S32205雙相鋼對(duì)污物更為敏感，特別是油污和水分。任何類型的油污和水分都會(huì)影響焊接質(zhì)量，從而破壞抗腐蝕和力學(xué)性能，因此，焊前必須對(duì)材料表面進(jìn)行清理。當(dāng)空氣濕度比較大或者管件上有水分時(shí)，可預(yù)熱。首先要清理材料表面，然后均勻預(yù)熱到100℃。

S32205雙相鋼具有良好的導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù)低的特點(diǎn)，焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很大的殘?jiān)茟?yīng)力，所以有很強(qiáng)的抗裂性能。雖然S32205雙相鋼有很強(qiáng)的抗裂性能，但在焊接時(shí)，也不能用太大的焊接線能量。因?yàn)榫€能量太大會(huì)導(dǎo)致焊縫組織晶粒組大，導(dǎo)致抗腐蝕性能下降，所有，在實(shí)際焊接工作中，必須將焊接層間溫度控制在100℃以下。這樣焊接生產(chǎn)率會(huì)相對(duì)較低，要合理安排焊接順序以保證層間溫度的冷卻時(shí)間。

4焊接工藝參數(shù)

        焊接工藝參數(shù)通過(guò)焊接工藝評(píng)定確定。焊接工藝評(píng)定材料如下：焊接試件：ASTM A790 S32205，焊接材料ASME SFA-5.9-04 ER22009，φ2.0mm，Avesta生產(chǎn)。焊材化學(xué)成分見表3.焊接試件規(guī)格：φ144mm*5.5mm*200mm，S32205管材化學(xué)成分見表1，力學(xué)性能見表2。管對(duì)接，V型坡口。焊接位置：6G；層間溫度小于100℃。焊接方法：GTAW。保護(hù)氣體：99.99%氬氣。焊接設(shè)備為：WS7-400逆變直流手工氬弧焊機(jī)，直流正接。

焊接結(jié)束，檢查焊縫外觀質(zhì)量，無(wú)咬邊、氣孔、裂紋和未焊透等缺陷。射線檢測(cè)結(jié)果均為I級(jí)。

5焊接接頭的力學(xué)性能試驗(yàn)

        根據(jù)NB/T47014-2011規(guī)定，對(duì)焊接試件進(jìn)行面彎、背彎和拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5

6金相組織

        雙相不銹鋼焊縫中的鐵素體和奧氏體含量的均衡，對(duì)焊縫的力學(xué)性能和抗腐蝕性能有很大的影響。所有，有必要檢測(cè)焊縫、HAZ和母材的鐵素體含量。

7結(jié)語(yǔ)

        在管道施工中，焊接直接至關(guān)重要，尤其是PPA項(xiàng)目，決定著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與安全。制定合理的焊接工藝是重中之重，在制度焊接工藝時(shí)，要注意以下幾方面：選擇合理的焊接線能量很重要，線能量小，冷卻快，會(huì)導(dǎo)致焊縫鐵素體增加；線能量大，不僅合金元素?zé)龘p嚴(yán)重，而且冷卻慢，會(huì)使中間相析出，引起相組織不平衡，抗腐蝕能力下降。S32205雙相不銹鋼對(duì)污染很敏感，油污、水分均會(huì)影響焊接質(zhì)量和焊縫的力學(xué)性能。所以，焊前，必須對(duì)焊件進(jìn)行清理。焊縫組對(duì)時(shí)，嚴(yán)格控制組對(duì)質(zhì)量，避免強(qiáng)力組對(duì)。否則，焊接后，變形很難校正，即使勉強(qiáng)校正，也會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，使焊縫力學(xué)性能和抗腐蝕性能下降。焊接完成，應(yīng)對(duì)焊縫及HAZ進(jìn)行鐵素體檢測(cè)，若鐵素體含量低于40%時(shí)，S32205雙相鋼焊縫的機(jī)械性能大大下降；若鐵素體含量低于30%時(shí)，S32205雙相鋼焊縫的焊縫還會(huì)產(chǎn)生脆化。

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