【摘 要】根据1.4362双相不锈钢的化学成分，计算其铬、镍当量，按照舍夫勒图（图3.1），分析焊接工艺原理，制订出相应的焊接工艺及措施。
【关键词】1.4362双相不锈钢；焊接；工艺原理
双相不锈钢是微观组织是由铁素体相和奥氏体相二组成的材料，其金相组织为铁素体（F，α相）+奥氏体（A，γ相，）是一类集优良的耐腐蚀性、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种，具有优异的抗应力腐蚀性能（SCC），很高的耐酸腐蚀性能；某国外纸浆厂连蒸器筒体材料为1.4362双相不锈钢（METRO美卓公司按EN10028-7供货），厚度下封头为24mm，其余为17、16、15mm，裙座材料为SA516-70，厚度为25mm，在现场需要进行1.4362双相不锈钢焊接和1.4362双相不锈钢与SA516-70低合金钢异种金属焊接，设备属压力容器，按欧标（EN13445）制造和验收。
1.焊接主要施工难点
（1）1.4362双相不锈钢应用比例不超过双相不锈钢总用量的7%，可供的焊接方法和焊接工艺参考的文献少。
（2）焊接过程控制难，必须保证焊接接头在焊接热循环结束后，焊缝金属和热影响区均保持有适量的铁素体和奥氏体组织（α/γ相的比例），避免焊接热影响区耐腐蚀性降低、韧性损失或焊后开裂。
（3）1.4362双相不锈钢热膨胀系数比用SA516-70低合金钢大，焊接时热变形大，焊接变形控制难。
2.施工现场的相应措施
（1）根据当地市场实际，考虑国外施工的实际困难和成本，选择焊条手工电弧焊，在现场完成焊接工艺评定试验，加强焊工培训、考核和焊接过程控制，保证焊接质量。
（2）考虑焊接时1.4362双相不锈钢和SA516-70低合金钢热变形差别、高温天气和日照对塔体焊接变形的影响等因素，制定并实施筒体测量和焊接变形控制措施，及时调整焊接顺序，实时监控焊接变形，保证筒体的几何尺寸。
3.焊接工艺原理
根据1.4362双相不锈钢的化学成分，计算其铬、镍当量，按照舍夫勒图（图3.1）可确定1.4362双相不锈钢金相组织为40%的铁素体（F）+60%的奥氏体（A）。
3.1 1.4362双相不锈钢的焊接
（图中a：1.4362，b：E2209-17，c：SA516-70，d：E309L-15）
图3.1 舍夫勒图
3.1.1通过控制焊接工艺参数（焊接线能量）和层间温度，保证焊接热影响区（红热区）在固态相变以上的温度总停留时间最短，实现以下目的
①减少焊接热影响区中从熔合区到发生固态相变的区域的晶粒长大区域，控制该区域的铁素体量，降低该区域的腐蚀倾向和氢致裂纹（脆化）的敏感性。
②减少焊接热影响区中700～950℃区域，抑制σ相析出，防止因σ相析出形成脆性区造成双相不锈钢焊接热影响区严重脆化和局部耐腐蚀性能下降。
③防止焊接热影响区中铁素体在300-525℃之间产生475℃脆化。
④控制焊接接头冷却速度，保证在焊接热循环结束后，焊缝金属和热影响区均保持有适量的铁素体和奥氏体组织（α/γ相的比例），避免焊缝和焊接热影响区耐腐蚀性降低、韧性损失或焊后开裂。
3.1.2通过合理选择填充材料和焊接坡口形式，控制焊缝金属中铁素体和奥氏体的比例
①按照舍夫勒图选择γ相形成元素Ni、N含量较高的焊条E2209-17（符合WSA5.9-93）作为填充金属，以提高γ相的比例。E2209-17在按照舍夫勒图中的位置在b点，由图可看出焊缝铁素体含量18%-40%（ab连线上由熔合比确定的具体点，通过改变坡口角度可调节熔合比从而改变焊缝的焊缝铁素体含量，坡口角度增加，熔合比增加，焊缝的铁素体含量减少）。
②坡口形式。
坡口角度以 60°-70°为宜，以保证焊缝有较高的填充金属熔合比，减少焊接过程中发生的合金元素烧损的影响，保证焊缝的铁素体含量。x型坡口，间隙1.5-3，钝边1-3mm，坡口形式将根据焊缝具体位置，考虑方便组装焊接操作，既保证焊缝的熔合比、焊缝焊透，又能够减少变形的原则进行。
3.1.3严格控制氢的来源，焊接前把坡口及其边缘清理干净，焊条烘干，防止因双相不锈钢金相组织中40%的铁素体的存在可能导致焊缝和热影响区产生氢致冷裂纹
3.1.4焊接工艺参数、焊接工艺工艺试验、焊接工艺评定报告和焊接接头的焊接工艺指导书
①焊接前不预热，层间温度低于150℃，因天气原因焊接前加热除湿，温度不超过层间温度。
②按照焊接线能量在0.5-2.0KJ/mm范围选择焊接电流、电压和焊接速度，编制焊接工艺指导书，进行焊接工艺试验并评定合格，按照评定合格的焊接工艺评定报告编制具体焊接接头的焊接工艺指导书。
3.2 1.4362双相不锈钢和SA516-70异种钢焊接
3.2.1 1.4362双相不锈钢和SA516-70异种钢焊接时易产生冷裂纹
①SA516-70钢在舍夫勒图中位于C点，组织为铁素体+珠光体（A+P），焊接控制不当SA516-70钢焊接热影响区可能会出现铁素体+马氏体（A+M）组织，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。
②SA516-70钢含碳量高，不含Cr、Mo、Ni；1.4362双相不锈钢含碳量低，含Cr、Mo、Ni。1.4362双相不锈钢和SA516-70异种钢焊接时，焊接熔池中SA516-70钢一侧焊碳高，1.4362双相不锈钢一侧含Cr、Mo、Ni等合金元素含量高，由于焊接接头冷却快，焊缝金属来不及均匀，冷却后焊缝金属极易出现马氏体（M）组织，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。
③SA516-70钢焊接热影响区靠近焊接熔池的部分区域碳元素会向焊接熔池扩散造成该区域脱碳形成软化区，1.4362双相不锈钢焊接热影响区靠近焊接熔池的部分区域会增加碳，在该区域形成硬化区，产生马氏体（M）组织，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。
④1.4362双相不锈钢的热膨胀系数比用SA516-70低合金钢大，焊接接头冷却后会产生较大的拉应力造成马氏体（M）组织的开裂。
3.2.2通过选择合理的焊条和焊接工艺防止焊接接头产生冷裂纹
①根据舍夫勒图（图3.1）， 选用国产E309L-15焊条（牌号奥062，符合 EN1600 E2312L），使焊缝全部组织为奥氏体（A），或奥氏体+铁素体 （A+F），可避免接头产生冷裂纹。
根据有关资料，国产E309L-15焊条（牌号奥062，符合 EN1600 2312L），在舍夫勒图该材料位于c点（图3.1）。焊接后焊缝组织在图3.1线段cd上，de段的组织符合焊缝全部组织为奥氏体（A），或奥氏体+铁素体 （A+F）的目标。
②SA516-70钢处在角焊缝的水平侧，不开坡口，焊接时通过控制焊条的倾角（水平角40°-45°，尽可能减少SA516-70钢的熔化来保证焊缝的组织。
③焊接时不预热，？准3.2焊条，多层多道焊，层间温度150℃，按照焊接电流110～120A，焊接电压26～32V，焊接速度20～30cm/min， 把焊接线能量控制在0.647-1.05KJ/mm，进行焊接工艺试验并评定合格，按照评定合格的焊接工艺评定报告编制具体焊接接头的焊接工艺指导书。
④严格控制氢的来源，焊接前把坡口及其边缘清理干净，焊条烘干，防止焊缝和热影响区产生氢致冷裂纹。
⑤检查组坡口角度和几何尺寸、挡风和通风措施，焊接变形的控制措施、安全措施等，用角向磨光机将坡口表面打磨干净，打磨时坡口表面不得出现发蓝现象，角向磨光机使用不锈钢专用砂轮片。层间和背面采用向磨光机进行清根，用不锈钢专用砂轮片打磨。
⑥每条焊缝焊接前，根据现场对筒体的测量结果确定的焊工位置分布（对称施焊）和焊接方向、焊接顺序、开始焊接的位置，在对焊工进行交底后监督实施。
4.总结
对1.4362双相不锈钢焊接的难点作分析，对焊接技术原理进行研究、剖析；通过现场做焊接工艺评定及焊工实作考试，焊接中采取相应可行措施，形成了一套行之有效？具有一定技术含量的1.4362双相不锈钢焊接施工技术，保证了安装工程的顺利进行。本技术可在双相不锈钢非标设备和管道焊接工程的施工中推广借鉴。
【参考文献】
[1]SS-EN13445：2009（E）——Metso Power AB.2010-01-08提供.
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