由于雙相不銹鋼具有雙相結(jié)構(gòu)，與奧氏體不銹鋼相比較，焊接熱裂敏感性小；與鐵素體不銹鋼相比較，焊后熱影響區(qū)的脆化傾向也較低，因此，雙相不銹鋼管具有較好的焊接性。
但是，雙相不銹鋼管焊接主要是要控制焊后熱影響區(qū)具有適宜的相比例，防止熔合線和焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)單相鐵素體組織而導(dǎo)致的雙相不銹鋼管性能的下降和優(yōu)良特性的喪失。對(duì)于高鉻、鉬、氮高合金雙相不銹鋼，也要防止σ相、 相和x Cr2N、CrN等的析出帶來(lái)的不良影響。為此，焊接用雙相不銹鋼管，焊前母材相比例的控制、焊接時(shí)的峰值溫度和冷卻速度以及焊接線能量的大小等均需予以注意。
圖6.14系第一代雙相不銹鋼管00Cr26Ni6Ti由于熱處理溫度不同，鋼中γ相量的變化，對(duì)鋼的力學(xué)性能和耐應(yīng)力腐蝕性能的影響。可以看出，隨熱處理溫度升高，當(dāng)鋼中γ相量＜20％后，隨鋼中γ量的進(jìn)一步減少（即鐵素體量的增多），鋼的韌性顯著下降，耐應(yīng)力腐蝕性能顯著降低。到1200℃以上呈現(xiàn)單相鐵素體組織后，鋼的韌性和耐應(yīng)力腐蝕性能實(shí)際上是含鎳的純鐵素體不銹鋼的性能，不僅韌性低，耐應(yīng)力腐蝕性能差，而且對(duì)晶間腐蝕也很敏感。此種由于溫度的影響和雙相不銹鋼中相比例的變化導(dǎo)致的性能改變，在雙相不銹鋼管焊接過(guò)程中，同樣會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。
圖6.14 不同溫度熱處理后，鋼中相比例（γ相量）對(duì)00Cr26Ni6Ti雙相鋼性能的影響
圖6.15和圖6.16系另一種第一代雙相不銹鋼管SUS 329J1（0Cr26Ni5Mo2）實(shí)際焊后熱影響區(qū)γ相量的變化及熱模擬試驗(yàn)再現(xiàn)加熱溫度和冷卻條件對(duì)此鋼α相量和沖擊韌性的影響，從圖 6-15 可看出，焊后熱影響區(qū)γ相量（γ2 魏氏組織）顯著減少,近熔合線區(qū)可低于5%;從圖6.16可知,加熱溫度提高,鐵素體量增加,焊后高溫冷卻過(guò)程中,冷卻越快,二次奧氏體(ya)的形成量也越少,鋼的韌性也越低。
綜上所述,在雙相不銹鋼管焊接過(guò)程中,其熱影響區(qū)的變化可以簡(jiǎn)單描述為:受溫度的影響,熱影響區(qū)中奧氏體大量減少,鐵素體大量增加以及鐵素體晶粒的長(zhǎng)大,在焊縫熔合線及其附近的高溫區(qū)會(huì)呈現(xiàn)晶粒較粗大的單相鐵素體組織。而在焊后冷卻過(guò)程中,隨冷卻速度和母材初始相比例的不同,自高溫鐵素體轉(zhuǎn)變而來(lái)的奧氏體(稱二次奧氏體),即Y20量也有所不同。冷卻快,熔合線及其附近微區(qū)的單相鐵素體還會(huì)保持到室溫,形成含鎳的純鐵素體組織,從而導(dǎo)致各種性能的下降;冷卻較慢,則會(huì)有較多的二次奧氏體(y2)產(chǎn)生,從而使得焊縫熱影響區(qū)呈現(xiàn)具有不同a/y相比例的雙相區(qū)。雖然與未經(jīng)焊接熱影響區(qū)的母材相比,近熔合線熱影響區(qū)性能也會(huì)有所下降,但仍可保持雙相不銹鋼的優(yōu)良特性。當(dāng)然,冷卻速度也要控制適當(dāng),特別是要防止冷卻過(guò)慢而引起的碳、氮化物大量析出和x。等脆性相沉淀帶來(lái)的危害。
圖6.17系雙相不銹鋼的組織圖和焊后熱影響區(qū)的組織變化圖,可以較圓滿地解釋上述雙相不銹鋼焊后熱影響區(qū)所遇到的現(xiàn)象。
克服第一代雙相不銹鋼管焊接性的不足,即防止焊后單相鐵素體的形成,并希望焊后獲得盡量多的奧氏體(y2)和滿意的熱影響區(qū)性能,一是向鋼中加氮并使母材具有a/γ近于1的雙相結(jié)構(gòu),二是焊接工藝的控制(包括線能量和多層焊時(shí)層間溫度的控制以及焊接材料的選擇)。
實(shí)踐表明,由于氮的加入,第二代和第三代(超級(jí))雙相不銹鋼以及經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼,在母材固溶態(tài)a和γ的相比例控制在50%比50%即1:1的前提下,采取適宜的焊接工藝,完全可以防止焊后熔合線和熱影響區(qū)單相鐵素體的形成,并獲得滿意的焊接接頭的性能。
表6.6列出了相比例對(duì)不同含氮量的25Cr6.5Ni3MoN 鋼焊接熱模擬試樣和母材耐蝕性的影響,顯然,當(dāng)母材的相比例a/γ近于70/30時(shí),HAZ1近于單相鐵素體,HAZ2也僅5%~7%的Y,鋼的晶間腐蝕敏感性增加,點(diǎn)蝕速率提高;當(dāng)母材的相比例a/γ近于50/50時(shí),HAZ1含有7%~35%的γ,HAZ2有15%~40%的γ,此時(shí)則可以獲得滿意的耐晶間腐蝕和耐點(diǎn)蝕腐蝕性能。
需要指出，雙相不銹鋼管焊后熱影響區(qū)的相比例已不是固溶態(tài)比較理想的 a/γ近于1/1，而是隨鋼的牌號(hào)、鉻當(dāng)量／鎳當(dāng)量、焊前母材的熱處理溫度和焊接工藝等的不同，可能在90／10～70／30之間波動(dòng)。
