許多焊接方法都可用于不(bu)銹鋼的焊接，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(yi)、奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的焊接
1. 奧氏體不銹鋼的概述
奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)代(dai)表了(le)整個(ge)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)系列(lie)中(zhong)(zhong)最大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)類(lei)別，生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)噸位高于其他任何一(yi)(yi)(yi)種類(lei)別。它(ta)們在絕大(da)(da)(da)多(duo)數環境中(zhong)(zhong)具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性。奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)和低(di)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)，室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)最低(di)屈服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)約為210MPa（30ksi），然而不能(neng)相(xiang)變強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。由于這(zhe)(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)沖擊韌度(du)好而可(ke)用(yong)于低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)工(gong)作(zuo)環境。其高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)可(ke)達760℃或者更(geng)高，但(dan)是(shi)(shi)(shi)大(da)(da)(da)部分鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在這(zhe)(zhe)么高的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和抗氧化(hua)(hua)能(neng)力是(shi)(shi)(shi)有(you)限(xian)的(de)(de)(de)(de)。奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可(ke)以(yi)(yi)通過冷作(zuo)硬化(hua)(hua)而有(you)效地強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。它(ta)們經(jing)(jing)常(chang)用(yong)于要求有(you)很耐大(da)(da)(da)氣腐蝕(shi)或耐高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)腐蝕(shi)能(neng)力的(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)場合(he)。只要按照正確的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝規范施焊(han)，這(zhe)(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)都是(shi)(shi)(shi)可(ke)以(yi)(yi)焊(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)。在這(zhe)(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)添加大(da)(da)(da)量的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)形成(cheng)(cheng)元素，特別是(shi)(shi)(shi)鎳（一(yi)(yi)(yi)般(ban)w（Cr）=8%），其他的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)形成(cheng)(cheng)元素是(shi)(shi)(shi)C、N和Cu。碳和氮(dan)是(shi)(shi)(shi)強(qiang)(qiang)(qiang)奧(ao)氏體(ti)形成(cheng)(cheng)元素，這(zhe)(zhe)可(ke)以(yi)(yi)從鎳當(dang)量公式中(zhong)(zhong)各(ge)系數值(zhi)可(ke)看出：Nieq=Ni+35C+20N+0.25Cu，加碳是(shi)(shi)(shi)為了(le)改(gai)進高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)（蠕變強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)）。在某些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)加入氮(dan)主要是(shi)(shi)(shi)為了(le)改(gai)進室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)，有(you)時(shi)可(ke)以(yi)(yi)提高一(yi)(yi)(yi)倍多(duo)，用(yong)氮(dan)強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)經(jing)(jing)常(chang)在它(ta)們的(de)(de)(de)(de)AISI 300系列(lie)型號后面標注一(yi)(yi)(yi)個(ge)后綴(zhui)N，如304LN。AISI 200系列(lie)（如201）也是(shi)(shi)(shi)氮(dan)強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，經(jing)(jing)常(chang)使用(yong)各(ge)種商業(ye)名稱，例如：Nitronic.
奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一般具有(you)較(jiao)好的(de)韌度和延性，在(zai)拉(la)伸加(jia)載時顯示出(chu)很(hen)高的(de)斷后伸長(chang)率。由于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)中合金(jin)含量較(jiao)高，所以比馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、低鉻(ge)和中鉻(ge)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)要貴(gui)。盡管鋼(gang)(gang)(gang)本身價(jia)格高，但提供了突出(chu)的(de)工程制造(zao)方面的(de)優點，特別是良好成形性和焊接性，因而和其他類的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)比較(jiao)，經常降低了總的(de)成本。奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)雖然有(you)很(hen)多(duo)種類，但300系列是最老的(de)也是應用最廣(guang)的(de)。這類鋼(gang)(gang)(gang)大部分是在(zai)18Cr-8Ni系的(de)基礎上加(jia)入合金(jin)元素或者(zhe)是進行變質，而得(de)到(dao)獨特的(de)性能或者(zhe)使(shi)性能更完(wan)備。
304型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是這(zhe)個系列鋼(gang)(gang)的基礎，加(jia)上304L代(dai)表了最(zui)常選用(yong)(yong)(yong)的奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。在(zai)316型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中用(yong)(yong)(yong)質量分(fen)數大約2%的仩替代(dai)等(deng)量的鉻以改善耐點蝕能力(li)(li)。在(zai)穩定化(hua)(hua)的321和(he)(he)347鋼(gang)(gang)中分(fen)別少量的鈦和(he)(he)鈮，它們和(he)(he)碳(tan)(tan)(tan)(tan)結合(he)以減少由于析出富鉻碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物而引(yin)起的晶間(jian)腐(fu)蝕。在(zai)上世紀60年代(dai)普(pu)遍使用(yong)(yong)(yong)L類(lei)鋼(gang)(gang)，這(zhe)是由于利用(yong)(yong)(yong)AOD（氬-氧脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)(tan)）方法熔煉(lian)，降低(di)了標準型(xing)(xing)（非低(di)碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)）和(he)(he)低(di)碳(tan)(tan)(tan)(tan)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)之間(jian)的價格差別。這(zhe)類(lei)低(di)碳(tan)(tan)(tan)(tan)型(xing)(xing)號不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)（304L，316L）已(yi)經廣泛用(yong)(yong)(yong)于受到晶間(jian)侵蝕和(he)(he)晶間(jian)應力(li)(li)腐(fu)蝕的工作場(chang)合(he)。
如ASTM A312中(zhong)，最廣泛使用的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材304、316、321和(he)347以(yi)及(ji)它們的(de)(de)(de)(de)變(bian)種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)都(dou)是(shi)18-8類(lei)型，含(han)(han)有(you)的(de)(de)(de)(de)名義成分(fen)(fen)(fen)（質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數）是(shi)18%鉻和(he)8%鎳。L類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)代表低碳(tan)類(lei)的(de)(de)(de)(de)變(bian)種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，其(qi)名義碳(tan)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數是(shi)0.03%。這類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)提(ti)高(gao)了在腐蝕環(huan)境中(zhong)對晶間侵(qin)蝕的(de)(de)(de)(de)耐力。H類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數接近于0.1%，其(qi)高(gao)溫(wen)強(qiang)度比(bi)標準鋼(gang)(gang)(gang)(gang)及(ji)L類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)高(gao)，因而用于高(gao)溫(wen)場合。N類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)在300系(xi)列鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)有(you)意加入(ru)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數高(gao)達(da)0.20%的(de)(de)(de)(de)氮(dan)（300N，316N）碳(tan)在含(han)(han)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)里氮(dan)的(de)(de)(de)(de)加入(ru)量(liang)(liang)更高(gao)（錳(meng)增加氮(dan)在奧氏體相(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度）。較高(gao)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)可以(yi)增加奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度、抗磨損和(he)耐點蝕能(neng)力。
含(han)有鈦和鈮的(de)鋼(gang)(gang)(gang)如321和347型稱為穩定化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)，因為加入這兩(liang)種(zhong)元(yuan)素穩定了碳，阻止其生成(cheng)M23C6型鉻(ge)的(de)碳化(hua)物(wu)。由于鈦和鈮的(de)加入量達到1.0%（質量分數）時(shi)可以有效(xiao)地(di)減少基(ji)本中的(de)碳含(han)量使富(fu)鉻(ge)碳化(hua)物(wu)的(de)析出很(hen)困難，這就降低了敏(min)化(hua)的(de)可能性(xing)，而敏(min)化(hua)會(hui)導致(zhi)在奧(ao)氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang)中產生晶間腐蝕(shi)。還有很(hen)多其他鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)，包括超級奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)。由于 這些鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)獨特的(de)性(xing)能及對(dui)其焊接性(xing)的(de)特殊考慮。
2. 奧氏體不銹鋼焊(han)接(jie)方法(fa)與焊(han)接(jie)材料的選擇
（1）焊接方法
奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)體(ti)不銹鋼(gang)具有優良的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)性(xing)，幾(ji)乎所有的(de)熔焊(han)(han)(han)方(fang)法都(dou)可用于(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，許(xu)多特(te)種焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法，如電(dian)阻點焊(han)(han)(han)、縫焊(han)(han)(han)、閃光焊(han)(han)(han)、激光與電(dian)子束焊(han)(han)(han)、釬焊(han)(han)(han)都(dou)是可用于(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)，就根(gen)據(ju)具體(ti)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)性(xing)與接(jie)頭使用性(xing)能的(de)要求，合理選擇(ze)最佳的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法。其(qi)中焊(han)(han)(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)、鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)、熔化極惰性(xing)氣體(ti)保護焊(han)(han)(han)、埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)是較為經濟的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法。
(2) 焊(han)材選擇
對于奧氏體不(bu)銹鋼填充金(jin)屬的種類，分成三個(ge)部(bu)分，反映(ying)了AWS按焊(han)接材料(liao)各(ge)類分別設定的三種標準。其中：
a. 不銹鋼焊條采用美國標準AWS A5.4標準用于焊條（我公司焊材為(wei)GES-309，GES316L等）；
b. 不銹鋼焊(han)絲(si)(si)采用(yong)(yong)美國標(biao)準AWS A5.9、A5.22等(deng)標(biao)準用(yong)(yong)于實心焊(han)絲(si)(si)和金屬粉芯焊(han)絲(si)(si)，氣體保護(hu)藥芯焊(han)絲(si)(si)（我(wo)公司焊(han)材(cai)(cai)為GTS-309，GTS-316L等(deng)），所選焊(han)絲(si)(si)可用(yong)(yong)于氬弧焊(han)、富氬混合氣體保護(hu)焊(han)、二氧化碳(tan)氣體保護(hu)焊(han)及埋弧焊(han)焊(han)接用(yong)(yong)填充材(cai)(cai)料；
c.不銹鋼埋弧(hu)焊主要選(xuan)用氧化性弱的中性或堿性焊劑。
(3) 高鉬鋼焊接指南
我公司在M035項(xiang)目上用(yong)的(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有316L和(he)(he)254SMO（ASTM A258 S31254），其(qi)中(zhong)254SMO是我公司第(di)一次焊(han)接的(de)超級奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料，由于(yu)其(qi)使(shi)用(yong)條件(jian)嚴(yan)格（用(yong)于(yu)腐蝕性環境），材(cai)料昂貴(gui)（包括母材(cai)和(he)(he)焊(han)材(cai)），且(qie)焊(han)工(gong)不(bu)(bu)太(tai)熟悉，操作(zuo)性有一定的(de)難度，因(yin)此對焊(han)接時要求注意(yi)的(de)重點列出用(yong)以指(zhi)導(dao)焊(han)接人(ren)(ren)員和(he)(he)檢驗人(ren)(ren)員。具體內(nei)容如下(xia)：
為防焊接煙塵及Ar氣對焊接人(ren)員的傷(shang)害，焊接作業(ye)要在通風的環境(jing)中進行(xing)；
所有(you)的焊縫(feng)都應該略有(you)余(yu)高，應該避免出現平的或下凹狀的焊縫(feng)；
焊前一般不需要預熱，若環(huan)境溫度低(di)于2℃，在(zai)距離焊縫(feng)區300mm的范圍內(nei)應(ying)至(zhi)少加熱到比周圍環(huan)境溫度高(gao)10℃。
層間溫度(du)不能大(da)于100℃，線能量(liang)不能超過1.5KJ/mm
焊件表(biao)面的金(jin)屬氧化物會導致焊接缺(que)陷，因此焊前對(dui)雜質的清(qing)理十(shi)分重要，通常(chang)清(qing)理范圍從焊縫處向(xiang)兩側各延伸50mm，清(qing)理范圍應當包括工作(zuo)坡口加工的邊(bian)緣以及空心管四周和(he)管子內表(biao)面。注意：金(jin)屬絲刷并不能完全(quan)清(qing)理這些殘留(liu)物，用熱水沖洗(xi)(xi)或擦(ca)洗(xi)(xi)或許是(shi)一個好方法(fa)。
焊接盡可能在(zai)1G和2F位置進(jin)行
焊接(jie)接(jie)頭設(she)計必須使打(da)底焊能很(hen)好的熔透，引弧(hu)點要在坡(po)(po)口內(nei)，沿坡(po)(po)口出現的電弧(hu)掃掠要打(da)磨干凈(jing)(jing)。每一起弧(hu)與收弧(hu)處必須打(da)磨干凈(jing)(jing)。
定位焊(han)需要(yao)背部保護氣體，每一個接頭都必須打(da)磨；
將焊接(jie)處不能接(jie)觸銅(tong)(tong)和黃(huang)銅(tong)(tong)（由銅(tong)(tong)和鋅組成(cheng)的銅(tong)(tong)合金(jin)），因(yin)為(wei)銅(tong)(tong)和鋅的加入可能導致裂紋(wen)的形成(cheng)。
二、鐵素體-奧氏體雙相不銹(xiu)鋼的焊接
1. 鐵素(su)體(ti)-奧氏體(ti)雙相不銹鋼的概(gai)述(shu)
鐵素體(ti)(ti)-奧氏(shi)體(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)名字是來自于其室溫微觀(guan)組織，其中(zhong)(zhong)(zhong)大概一半(ban)是鐵素體(ti)(ti)，一半(ban)是奧氏(shi)體(ti)(ti)。在(zai)20世(shi)(shi)紀30年代(dai)就知道有(you)(you)雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，它時(shi)(shi)快時(shi)(shi)慢的開(kai)發過程明顯(xian)地受到周期性的鎳短缺的影響。直到1982年美國《焊(han)接(jie)(jie)(jie)手冊》也沒有(you)(you)認可(ke)雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)單獨的一類。在(zai)那時(shi)(shi)《焊(han)接(jie)(jie)(jie)手冊》把(ba)較早的一種(zhong)(zhong)雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)-329型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)列在(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)。至(zhi)少有(you)(you)一家329型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的制造商建議(yi)不(bu)(bu)(bu)要焊(han)接(jie)(jie)(jie)這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)，在(zai)20世(shi)(shi)紀50年代(dai)開(kai)發的鑄造合金CD4MCu焊(han)接(jie)(jie)(jie)后很脆。從上世(shi)(shi)紀80年代(dai)初這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)迅(xun)速開(kai)發，在(zai)同(tong)一時(shi)(shi)期召開(kai)的一系列國際雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)會議(yi)編撰的文集中(zhong)(zhong)(zhong)，記錄(lu)了這個開(kai)發過程。至(zhi)今這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)已被用于廣泛(fan)領域(yu)，主要用于要求(qiu)優異耐腐蝕性的場合。在(zai)這一時(shi)(shi)期，鋼(gang)(gang)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)和耐腐蝕性有(you)(you)了明顯(xian)的改善，這主要是由于認識到氮作為一種(zhong)(zhong)合金元素可(ke)以起關鍵(jian)作用。
雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)用(yong)在能充(chong)分發揮其優點(dian)，即優異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)和高強度或者二(er)者兼(jian)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)(he)。因為(wei)它(ta)含有(you)比奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)更高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體相(xiang)成分，所(suo)(suo)以有(you)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵磁性(xing)、高熱傳導性(xing)和低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)線脹系(xi)數。雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)最多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)被選用(yong)于(yu)(yu)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)場(chang)合(he)(he)，已經在很(hen)多可能發生應(ying)力腐(fu)蝕(shi)裂紋(wen)和點(dian)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)環境中代替了奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。它(ta)們在絕大(da)多數腐(fu)蝕(shi)場(chang)合(he)(he)遠優于(yu)(yu)結構而又(you)具(ju)有(you)相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度。譬如雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)已廣(guang)泛用(yong)于(yu)(yu)陸地(di)和海洋中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)、氣(qi)管道。由(you)于(yu)(yu)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在相(xiang)對不(bu)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度下就會形成很(hen)多脆性(xing)析(xi)出物，所(suo)(suo)以不(bu)推薦用(yong)于(yu)(yu)超(chao)過280攝氏度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作場(chang)合(he)(he)。它(ta)們比奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)貴(gui)，倒(dao)不(bu)是(shi)完全因為(wei)合(he)(he)金(jin)元素(su)貴(gui)，而主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)于(yu)(yu)從鑄(zhu)態到最終的(de)(de)(de)(de)(de)(de)板材、薄板、管件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加工費用(yong)貴(gui)。然而它(ta)們提供(gong)了優異(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)而腐(fu)蝕(shi)性(xing)并可降低(di)(di)重量，在中等程(cheng)度侵(qin)蝕(shi)性(xing)介質中可能用(yong)來代替某些鎳基合(he)(he)金(jin)，而價格(ge)僅為(wei)原來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾分之一。
雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)典型的(de)(de)屈服強(qiang)度大約是425MPa，和(he)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)210MPa比(bi)較強(qiang)度要高(gao)得多。因為雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)強(qiang)度高(gao)，其硬(ying)度也高(gao)，所以在要求耐腐蝕同時(shi)要求耐磨損的(de)(de)場合，這種鋼(gang)更有優勢。與此同時(shi)，雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)具有良好的(de)(de)焊(han)接性(xing)，與鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)及奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)相比(bi)，它既不(bu)(bu)像鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)焊(han)接熱影響(xiang)區，由于(yu)晶粒嚴重粗化(hua)而使塑韌(ren)(ren)性(xing)大幅(fu)度降低(di)，也不(bu)(bu)像奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)那(nei)樣(yang)，對(dui)焊(han)接熱裂紋比(bi)較敏感。當今大多數的(de)(de)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)都是有好的(de)(de)韌(ren)(ren)度和(he)延性(xing)，然而它們在低(di)溫(wen)時(shi)有韌(ren)(ren)脆轉變，所以一般(ban)不(bu)(bu)適合用于(yu)低(di)溫(wen)。雙 不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)工作(zuo)溫(wen)度范(fan)圍(wei)一般(ban)限于(yu)-40～280攝(she)氏度。
雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)線脹系(xi)數和碳鋼(gang)(gang)、低(di)合金鋼(gang)(gang)接近。由于(yu)這(zhe)種(zhong)(zhong)相似(si)性，這(zhe)種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)也(ye)可用于(yu)需要雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和碳鋼(gang)(gang)配合使(shi)用的(de)高壓容器(qi)類的(de)結構。這(zhe)種(zhong)(zhong)情況下，相對于(yu)使(shi)用奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，能減少由于(yu)熱(re)(re)膨脹不(bu)(bu)(bu)同引起的(de)熱(re)(re)應(ying)力。然而由于(yu)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中析出反應(ying)在較低(di)溫(wen)度下發生，因而它不(bu)(bu)(bu)適(shi)宜用于(yu)需要進行(xing)消(xiao)除應(ying)力熱(re)(re)處理(li)（焊后熱(re)(re)處理(li)）的(de)場合。
2. 雙(shuang)相不銹鋼的化學成分(fen)及組織特點
a. 化學成分
目前，國際上普遍(bian)采用(yong)的鐵(tie)素(su)體-奧氏體雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)可為(wei)Cr18型(xing)(xing)(xing)、Cr23型(xing)(xing)(xing)、Cr22型(xing)(xing)(xing)、Cr25型(xing)(xing)(xing)四類(lei)。對(dui)于Cr25型(xing)(xing)(xing)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，也有普通雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)之(zhi)分(fen)，當點蝕(shi)指數PREN（PREN=w(Cr)+ 3.3w(Mo)+16 w(N)）>40時(shi)，稱為(wei)超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，
我(wo)國列(lie)入國家的(de)鐵素(su)體(ti)-奧氏(shi)體(ti)雙相不銹鋼(gang)主要有Cr18與Cr25兩大類型。另外一些(xie)與國外典型材料相類似的(de)鋼(gang)種(zhong)也有生產和應用。
b. 組(zu)織特點
雙相不銹鋼以單相δ鐵素體凝固結晶(jing)，當繼續(xu)冷卻(que)(que)時，發(fa)生δ→γ相變，隨著溫度的(de)(de)降低，δ→γ相變不斷進行。在平衡(heng)條件(jian)下(xia)(xia)或者(zhe)非快速冷卻(que)(que)的(de)(de)情況下(xia)(xia)，部分δ鐵素體將保留(liu)到(dao)室(shi)溫，因(yin)此，室(shi)溫下(xia)(xia)的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)為δ→γ雙相組(zu)(zu)織(zhi)。
3. 雙相不銹鋼(gang)的焊接特點
焊(han)接過(guo)(guo)程是一(yi)個快速(su)加(jia)熱(re)與快速(su)冷(leng)卻的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)循(xun)環過(guo)(guo)程。在加(jia)熱(re)過(guo)(guo)程中，當熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度超(chao)過(guo)(guo)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)固溶處理溫度，在1150~1400℃的(de)(de)(de)(de)(de)高溫狀態下，晶(jing)粒將(jiang)(jiang)發(fa)生長大(da)，而且(qie)發(fa)生γ→δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變，γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)明顯減少，δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)增多。一(yi)些鋼的(de)(de)(de)(de)(de)高溫近縫區(qu)會出現晶(jing)粒較(jiao)粗大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)δ鐵素(su)體(ti)組(zu)織。如(ru)果焊(han)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻速(su)度較(jiao)快，將(jiang)(jiang)抑制δ→γ的(de)(de)(de)(de)(de)二次相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變，使熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例失調，當δ鐵素(su)體(ti)大(da)于(yu)70%時(shi)，二次轉變的(de)(de)(de)(de)(de)γ奧氏體(ti)也變成針狀和羽(yu)毛狀，具(ju)有魏氏組(zu)織特征(zheng)，導致(zhi)力學性能和耐腐蝕性能惡化(hua)。當焊(han)后(hou)冷(leng)卻速(su)度較(jiao)慢(man)時(shi)，則δ→γ的(de)(de)(de)(de)(de)二次相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變比(bi)較(jiao)充(chong)分，室溫下為相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例較(jiao)為合適的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織。因此，為防(fang)止熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)快速(su)冷(leng)卻，使δ→γ二次相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變較(jiao)為充(chong)分，保證較(jiao)合理的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例，足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)接熱(re)輸(shu)入(ru)是必要的(de)(de)(de)(de)(de)。隨(sui)著(zhu)母(mu)材厚度的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)，焊(han)接熱(re)輸(shu)入(ru)應(ying)適當提高。
對于(yu)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)，仍以(yi)單(dan)相(xiang)(xiang)δ鐵素體凝(ning)固結晶(jing)，并隨溫(wen)度(du)的(de)(de)降低(di)發生δ→γ組(zu)織(zhi)轉變(bian)。但(dan)由(you)于(yu)其熔化-凝(ning)固-冷卻相(xiang)(xiang)變(bian)是一(yi)個速度(du)較快的(de)(de)不平(ping)衡(heng)過程，因(yin)此(ci)，焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)冷卻過程中(zhong)的(de)(de)δ→γ組(zu)織(zhi)轉變(bian)必然是不平(ping)衡(heng)的(de)(de)。當(dang)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)化學成分(fen)與母材(cai)成分(fen)相(xiang)(xiang)同，或(huo)者母材(cai)自熔時，焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)δ相(xiang)(xiang)將偏(pian)高，而γ相(xiang)(xiang)偏(pian)低(di)。為了保證焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)有足夠的(de)(de)γ相(xiang)(xiang)，應提高焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)化學成分(fen)的(de)(de)Ni當(dang)量，通常的(de)(de)方(fang)法是提高奧氏體化元素（Ni、N）的(de)(de)含量，因(yin)此(ci)就出(chu)現了焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)超合金(jin)(jin)(jin)化的(de)(de)特點。
雙相不銹鋼具有(you)良好的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)性(xing)(xing)，盡管其(qi)凝固結晶為單相鐵(tie)素(su)體，但(dan)在(zai)一般(ban)的(de)拘(ju)束(shu)(shu)條件下(xia)，焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)的(de)熱(re)裂紋(wen)敏(min)感性(xing)(xing)很小，當(dang)雙相組(zu)織(zhi)的(de)比例適當(dang)時，其(qi)冷(leng)裂紋(wen)敏(min)感性(xing)(xing)也(ye)較低。但(dan)應(ying)注(zhu)意，雙相不銹鋼中畢竟具有(you)較高的(de)鐵(tie)素(su)體，當(dang)拘(ju)束(shu)(shu)度較大及焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)含(han)氫量較高時，還存在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)氫致裂紋(wen)的(de)危(wei)險(xian)。因此，在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)材料選(xuan)擇與焊(han)(han)(han)接(jie)過程中應(ying)控制氫的(de)來源。
另請注意：雙(shuang)相鋼(gang)與雙(shuang)相不銹鋼(gang)定(ding)義不同，雙(shuang)相鋼(gang)是指(zhi)由低碳鋼(gang)或(huo)低合金(jin)高(gao)強度鋼(gang)經臨界處理或(huo)控制(zhi)軋制(zhi)而得(de)到(dao)的主要由鐵素體和馬氏體所組成的鋼(gang)。
4. 焊(han)接工藝方法與焊(han)接材(cai)料(liao)
a. 焊接工藝方法
到目前為止，焊(han)條電弧(hu)焊(han)、鎢極氬弧(hu)焊(han)、熔化極氣(qi)體保護焊(han)（采用實(shi)心(xin)焊(han)絲或藥芯焊(han)絲）、甚至埋弧(hu)焊(han)都可用于(yu)鐵素(su)體-奧氏體雙(shuang)相不銹鋼的焊(han)接。
b. 焊接工藝方(fang)法(fa)選擇及(ji)坡口(kou)形式與尺(chi)寸
根(gen)據(ju)管、板厚度及(ji)相應(ying)的焊接工藝方(fang)法選擇及(ji)坡口(kou)尺寸。
c. 雙(shuang)相不銹鋼鋼焊接指南
我公司在M021項目(mu)上用的(de)雙相不銹(xiu)鋼為(wei)ASTM A790 S32750和S32760，且此二者皆為(wei)超級(ji)雙相不銹(xiu)鋼，所選焊接(jie)(jie)方法(fa)為(wei)GTAW，所選焊絲為(wei)SANDVIK 25.10.4.L。焊接(jie)(jie)時的(de)注意與(yu)焊接(jie)(jie)超級(ji)奧氏體類似(si)，但層間溫度可控制為(wei)150攝氏度以下。
d. 不銹鋼(gang)焊接材料品(pin)牌
到目前為止(zhi)，焊(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)、鎢極(ji)氬弧(hu)焊(han)、已經在我公(gong)司進行使用，現在正(zheng)在使用的焊(han)材如下表：
