双相不锈钢SMAW焊接工艺研究

双相不锈钢是以Fe-Cr-Ni-N合金系为基础，并调整成分使母材金属的微观组织由大约50%铁素体和50%奥氏体组成的不锈钢。它既具备奥氏体不锈钢优良的韧性和焊接性，又具备铁素体不锈钢的高强度和耐氧化物应力腐蚀性能，具有奥氏体和铁素体不锈钢的双重性能。

ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢的屈服强度可达普通不锈钢的2～3倍，还具有较好的耐点蚀、耐缝隙腐蚀、耐应力腐蚀及耐腐蚀疲劳等性能，广泛应用于美国西屋公司设计的第三代核电非动能先进压水堆AP1000模块湿面中，但目前在国内研究进展缓慢，在焊接工艺应用上还没有成熟的经验。ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢使用手工钨极氩弧焊（GTAW）比手工电弧焊（SMAW）更容易获得较高强度的接头，但由于SMAW操作简便，能实现全位置焊接，施工效率高，更能满足现场的实际需要，具有更广的使用范围。

焊接是一个冶金过程，ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能取决于其焊缝和热影响区中铁素体和奥氏体含量的平衡和两项组织的均匀性。由Fe-Cr-Ni三元相图可知，ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢在焊接过程中，焊缝区域金属从熔融状态到冷却状态，在高温下是100%的铁素体，连续冷却过程中发生铁素体组织向奥氏体组织转化相变，在平衡条件下或非快速冷却条件下，部分铁素体会保留到室温，获得适当比例的铁素体＋奥氏体双相组织。焊接线能量输入的大小，直接影响着焊缝和热影响区中铁素体和奥氏体的含量。线能量太小，不利于奥氏体析出；线能量太大，则会引起合金元素Cr、Ni和Mo的烧损，不能得到良好的相组织，容易析出中间相（σ相、碳化物和氮化物）。同时，焊接热循环的最高温度和快速冷却可以促使ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢焊缝和热影响区组织铁素体化，导致冲击韧性和耐腐蚀性降低。焊接工艺参数对焊缝及热影响区的组织有很大的影响，合适的焊接工艺参数和一定的技术措施能保证焊缝及热影响区的组织和性能。

某公司通过对ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢的SMAW焊接试验，了解该双相不锈钢的性能特点和焊接特性，验证SMAW焊接方法的可行性和有效性，对ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢的SMAW焊接工艺的制定和推广有很好的指导作用。