雙相不銹鋼具有良好的焊接性，它不像鐵素體不銹鋼焊縫熱影響區(qū)由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅減低，也不像奧氏體不銹鋼對(duì)熱裂紋很敏感，選用合適的焊接工藝一般不會(huì)發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋。但雙相不銹鋼中畢竟有較高的鐵素體，焊接工藝選擇不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題：

   1. 當(dāng)在300～500℃停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生“475℃脆性”；在600～900℃溫度停留時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)σ相脆性和高溫晶粒長(zhǎng)大脆性，這些都會(huì)降低焊接接頭耐蝕性。

   2. 當(dāng)拘束度較大時(shí)，還存在氫致裂紋的危險(xiǎn)。

   3. 要求較少相至少在30％以上，因?yàn)橄啾壤牟黄胶鈺?huì)引起熱影響區(qū)腐蝕與脆化。

一、焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)

  1. 焊接方法的選擇 

      結(jié)合產(chǎn)品換熱管較薄和管板焊接的特點(diǎn)，選用WZM1-315C 管板自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行自動(dòng)脈沖鎢極氬弧焊。通過(guò)脈沖電流、脈沖時(shí)間和基值電流、基值時(shí)間的調(diào)節(jié)，能夠調(diào)節(jié)出較小的熱輸入，可防止焊接接頭過(guò)熱造成晶粒粗大和脆化。另外，高頻電弧具有很強(qiáng)的穿透力，能增加焊縫熔深，其振蕩作用有利于晶粒細(xì)化、消除氣孔，能得到優(yōu)良的焊接接頭。

  2. 焊接材料的選擇 

      SAF2205 雙相不銹鋼焊接時(shí)，焊接材料的化學(xué)成分通常與母材略有不同，焊材中的Ni含量要高于母材，以促進(jìn)鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，并能穩(wěn)定焊縫中的奧氏體。根據(jù)換熱管和管板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇φ0.8mm的ER2209焊絲，母材和焊材的化學(xué)成分比較見(jiàn)表4-45。

  3. 焊前準(zhǔn)備

      按照NB／T4701-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》附錄D要求，換熱管管頭要伸出管板組5mm。換熱管材料為SAF2205，規(guī)格為φ32mmx2.5mm；管板材料為Q345R，采用堆焊而成，過(guò)渡層采用E309L-16焊條，耐蝕層采用E2209-16焊條，堆焊層厚度為10mm，堆焊層化學(xué)成分見(jiàn)表4-45。焊前在對(duì)換熱管的被焊管端進(jìn)行清理，清除毛刺、油污物，用不銹鋼絲刷將待焊部位的表面及附近清理干凈，直至露出不銹鋼光澤，然后用丙酮液清洗。

  4. 焊接

      焊接時(shí)先進(jìn)行定位焊，不能直接在根部定位焊定位，需采用同材質(zhì)的小定位塊定位裝配，焊縫長(zhǎng)度約3~5mm。定位塊定位好后，用貼紙密封坡口，背面充氬氣保護(hù)。采用直流正接電源，用φ0.8mm的 ER2209焊絲，φ2.5～φ0.8mm的鈰鎢極，氬氣（體積分?jǐn)?shù)）99.99％，氣體流量8～10L／min，噴嘴直徑為12mm，焊接2層，第2道焊縫的引弧點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)第1道的引弧和熄弧點(diǎn)，焊接順序和方位如圖4-19所示，道間溫度控制在150℃以下。具體焊接參數(shù)見(jiàn)表4-46。

  5. 焊接工藝要點(diǎn) 

      雙相不銹鋼焊接時(shí)，除了嚴(yán)格控制焊接參數(shù)外，還需嚴(yán)格遵照下列注意事項(xiàng)和技術(shù)措施，才能保證良好的焊接質(zhì)量。

      a. 清理

        采用機(jī)械或化學(xué)方法，對(duì)焊接坡口及兩側(cè)的氧化皮、油脂、灰塵、水和污染物等進(jìn)行徹底清理，以減少焊縫中的H含量，防止氫致裂紋；清理工具如鋼絲刷、敲渣錘等須由不銹鋼制成，打磨用砂輪也必須為專用于不銹鋼的砂輪；焊接完成后，立即使用專用的不銹鋼絲刷趁熱擦刷焊縫表面，消除焊縫表面的氧化色，以防止焊接接頭耐蝕性下降。

      b. 引弧和熄弧

        嚴(yán)禁在管板上引弧。熄弧時(shí)，弧坑要填滿，過(guò)渡要平滑，不應(yīng)有明顯凸棱和凹陷。

      c. 氣體保護(hù)

        采用大直徑噴嘴，加大保護(hù)氣體流量，提高氣體保護(hù)效果。

      d. 防變形措施

       為防止管板變形，焊接時(shí)應(yīng)從中心向四周以對(duì)稱放射狀向外焊接。

二、焊接試板檢驗(yàn)

  換熱管管板焊接試板檢查，首先需外觀檢查焊縫表面是否平整光滑、波紋細(xì)密以及有無(wú)肉眼可見(jiàn)焊接缺陷。

  1. 滲透檢測(cè) 

      按照J(rèn)B/T 4730-2005對(duì)換熱管管板10個(gè)焊接接頭進(jìn)行100％檢測(cè)（PT），沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氣孔和裂紋等缺陷，檢驗(yàn)合格。

  2. 宏觀金相檢查 

      按照NB/T 47014-2011取呈對(duì)角線位置的2個(gè)管接頭切開(kāi)，兩切口互相垂直。切口一側(cè)面通過(guò)換熱管中心線，對(duì)兩接頭中4個(gè)剖面的8個(gè)觀察面進(jìn)行檢查（其中包括1個(gè)取自收弧處）。將宏觀金相試樣的檢查面磨光，使焊縫區(qū)與熱影響區(qū)界限清晰，采用10倍放大鏡進(jìn)行檢驗(yàn)，焊縫根部焊透，沒(méi)有裂紋、未熔合。然后測(cè)定8個(gè)金相檢查面上每個(gè)角焊縫的厚度為2.0～2.2mm，大于合格值1.7mm，宏觀檢驗(yàn)合格。

  3. 金相組織檢驗(yàn) 

      對(duì)換熱管、管板堆焊層和焊縫進(jìn)行了金相檢驗(yàn)，金相鐵素組織用網(wǎng)絡(luò)交點(diǎn)技術(shù)法對(duì)鐵素體測(cè)定，管材鐵素體約占50％；管板堆焊層中鐵素體含量約為35％；焊縫中鐵素體含量約為40％，滿足技術(shù)要求的30％～61％。沒(méi)有出現(xiàn)脆硬組織，且得到了細(xì)小均勻的兩相混合組織。試件分兩層焊接，一次焊接熱影響區(qū)經(jīng)受兩次焊接熱循環(huán)，不僅促進(jìn)了奧氏體相的進(jìn)一步轉(zhuǎn)變，還細(xì)化了晶粒。

  4. 顯微硬度試驗(yàn) 

      從剩余的管頭上取試樣進(jìn)行顯微硬度試驗(yàn)，采用HVS-50型數(shù)顯維氏硬度計(jì)測(cè)量接頭的顯微硬度，測(cè)量時(shí)從換熱管側(cè)、焊縫金屬到管板側(cè)依次進(jìn)行測(cè)量，測(cè)定結(jié)果：硬度HV為247.2、258.1和276.8，無(wú)淬硬傾向，滿足技術(shù)要求。

三、產(chǎn)品焊接

  經(jīng)過(guò)對(duì)SAF2205 雙相不銹鋼換熱管管板焊接工藝評(píng)定試分析，確定焊接工藝的正確性，為管板焊接提供了有力保障，將此焊接工藝運(yùn)用在實(shí)際產(chǎn)品換熱器管板的焊接生產(chǎn)，焊后經(jīng)0.2MPa壓縮空氣試漏、100％PT檢測(cè)（I級(jí)），全部合格。

  焊接換熱器管板時(shí)，焊接操作要注意：

  1. 要控制好焊槍傾角和送絲角度，機(jī)頭需水平放置在鎢極的稍前下方，一般焊槍鎢極對(duì)準(zhǔn)坡口的外邊緣1/3處，送絲貼著管壁與坡口的根部為最佳角度。

  2. 控制好開(kāi)關(guān)。焊接過(guò)程中根據(jù)情況不斷調(diào)節(jié)電弧長(zhǎng)度，防止出現(xiàn)未熔合、鎢極打管板等情況。

管束裝置（主要是換熱器管板焊接件）經(jīng)過(guò)3個(gè)月的使用，運(yùn)行穩(wěn)定，滿足使用要求。說(shuō)明選用自動(dòng)脈沖鎢極氬弧焊的焊接工藝和確定的操作要點(diǎn)是合理的，保證了焊縫金屬獲得較理想的相比例，防止焊縫脆性和裂紋的產(chǎn)生。