双相不锈钢S31803的焊接性研究
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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双相不锈钢一般分为四种类型：Cr18型、Cr21型、Cr25型及含25%～26%的超级双相不锈钢。S31803是标准的双相不锈钢，属于Cr21型，占双相不锈钢总量的80%以上。在生产中S31803应用很广，尤其是在操作介质为辛酸、氮气、苯乙酮的设备中应用很多，这些介质具有中高度毒性和爆炸危险性，且设备的工作温度一般较高，接近200℃，所以对焊缝的要求很高。基于S31803在生产中应用很广且接触的介质使用条件恶劣，所以选择S31803作为焊接母材来研究其焊接性具有广泛的实践意义。
S31803的成分特点：C质量分数在0.02%～0.03%之间，属于超低碳；Cr质量分数在23%～26%之间，属于高Cr质量分数；其组织特点：两相（奥氏体、铁素体）各约占50%；性能特点：由于兼备了超低碳、室温为铁素体和奥氏体的双相组织、Cr含量高以及添加了Mo、N等元素的特点，使其具有更高的耐应力腐蚀、耐缝隙腐蚀、耐Cl-点腐蚀、耐晶间腐蚀、耐高速泥沙冲刷等能力，具有较高的力学性能、较低的热膨胀性能、较好的可焊性和较低的使用成本等优点。
焊接过程中，双相不锈钢在热循环的作用下，焊缝金属盒热影响区的组织发生了一系列的变化。在高温下，双相不锈钢的金相组织全部由铁素体组成，奥氏体则是在冷却过程中析出的。S31803焊接过程中应该注意以下三方面问题：
（1）焊接裂纹。S31803的Creq/Nieq较高，Cr的含量达23%，Ni的含量达6.5%，即双相不锈钢S31803的Creq/Nieq=3.54，故S31803的焊缝属于铁素体凝固区，对凝固裂纹有一定敏感性。因此，在焊接过程中要采用合适的焊接材料、焊接方法和控制焊接工艺参数，才能使焊缝具有很好的抗凝固裂纹能力。冷裂纹与材料对氢致延迟裂纹敏感性有关，但如果焊接材料选用正确，可以避免冷裂纹的出现。
（2）热影响区脆化。焊接过程中在焊接热循环作用下，焊缝热影响区处于快冷非平衡状态，冷却后总是保留更多的铁素体，从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹敏感性。所以S31803焊接的主要问题在热影响区，热影响区的问题主要在于耐蚀性能的损失、韧性损失和后焊接裂纹问题。为了避免这些问题，焊接工艺应考虑减少材料处在红热温度范围的时间。
（3）气孔敏感性。气孔的形成取决于焊接参数和合金成分。为防止产生气孔，降低气孔敏感性，在焊接过程中要控制焊缝含氮量，加强对焊缝的保护和提高焊渣的透气性。