雙相不銹鋼管具有良好的焊接性，選用合適的焊接材料不會發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋；焊接接頭力學(xué)性能令人滿意；除了焊接接頭具有良好的耐應(yīng)力腐蝕能力外，其耐點(diǎn)腐蝕性能和耐縫隙腐蝕能力也均優(yōu)于奧氏體型不銹鋼焊接接頭，抗晶間腐蝕能力與奧氏體型不銹鋼管相當(dāng)而稍有遜色。雙相不銹鋼在焊接熱循環(huán)的作用下，焊接熱影響區(qū)多次受熱，使之成為單一鐵素體組織，且晶粒粗大，直接影響焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，對此，應(yīng)從焊接工藝方面探討采取改善措施。
一、焊縫的成分和組織
奧氏體與鐵素體的相比例是決定雙相不銹鋼管性能的至關(guān)重要的因素。為了得到相組成比例較為理想的焊縫金屬，通常采取增加焊縫金屬中奧氏體化合金元素的辦法。例如以氮對焊縫金屬合金化，或?qū)㈡嚨馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到10％左右。這樣就可能獲得奧氏體體積分?jǐn)?shù)不少于30％～40％的焊縫金屬。
除了通過合金化達(dá)到一定相比例之外，還要考慮焊縫組織的晶粒大小和兩相的分布情況。盡可能通過焊接工藝（例如小的熱輸入）來獲取比較細(xì)小的一次結(jié)晶組織，細(xì)小均勻的兩相混合組織，有利于提高焊縫的力學(xué)性能和抗腐蝕性能。焊縫金屬受到隨后焊道的熱影響，其中的二次轉(zhuǎn)變奧氏體含量有所上升。因此，有時(shí)可以利用“退火”來改善焊縫性能，例如在薄板焊縫的背面加“退火”來改善正面焊縫的性能。然后把“退火”焊縫打磨掉，但由于此做法費(fèi)工費(fèi)時(shí)，只有在特殊情況下才被采用。
二、焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變和各區(qū)段金屬的性能變化
1. 最高溫度低于1000℃的區(qū)段
由于雙相不銹鋼管通常以1000℃左右回火、淬火或者以850℃左右終軋狀態(tài)供貨，故在經(jīng)過通常的焊接熱循環(huán)條件下，不會發(fā)生顯著的組織變化。如果不是超低碳的鋼種，在此溫度下受熱，可能會有碳化物Cr23C6析出于晶界上，特別是奧氏體、鐵素體相界上。形成該碳化物的碳主要來自于奧氏體，而鉻則主要由鐵素體提供。這是雙相鋼的成分和晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的。若為超低碳鋼種，則一般不會析出碳化物。一般不會由于析出Cr23C6而導(dǎo)致晶間腐蝕。雙相不銹鋼在此溫度范圍亦可能生成。相和出現(xiàn)475℃脆性?？傮w來講焊接熱影響區(qū)，在1000℃以下區(qū)段通常沒有明顯的性能變化，不會成為焊接性考慮的問題。
2. 最高溫度在1350℃以上至固相線溫度區(qū)段
此時(shí)雙相不銹鋼管的平衡組織差不多全是鐵素體。然而由于焊接加熱的快速性和短暫性，鐵素體＋奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體的相變并不能完成。實(shí)際金屬組織中尚存有相當(dāng)數(shù)量的奧氏體，金屬就開始了降溫。待降溫到某平衡溫度以下，金屬組織又會發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，即鐵素體轉(zhuǎn)為二次奧氏體。同樣由于熱循環(huán)的短暫性，再加之此時(shí)溫度已降得較低，該逆轉(zhuǎn)變二次奧氏體的數(shù)量也不會很多，因此該區(qū)中的鐵素體份額占得較多而奧氏體份額較少。而且，此時(shí)的兩相組織狀態(tài)已大大不同于原先的排列：原先軋制狀態(tài)下成條帶狀的同奧氏體混存的鐵素體，向等軸狀結(jié)晶發(fā)展、長大；而原來呈條帶狀的奧氏體趨于消失，冷卻過程中從鐵素體中轉(zhuǎn)變出來的二次奧氏體則呈雜亂的竹葉狀在鐵素體晶間和晶內(nèi)先后出現(xiàn)。所以說，這個(gè)區(qū)段的組織劣化不僅表現(xiàn)為相比例失調(diào)，一旦形成了粗大的等軸晶，就很難通過熱處理或其他措施予以恢復(fù)。
同其他材料的焊接熱影響區(qū)組織劣化相似，劣化的程度與焊接熱規(guī)范密切相關(guān)。熱輸人量愈高，高溫停留時(shí)間愈長，鐵素體晶粒愈粗，原有奧氏體殘留量愈少，二次轉(zhuǎn)變的奧氏體愈粗大，愈呈集團(tuán)性分布。由于粗大的鐵素體晶粒本身，可以提供應(yīng)力腐蝕裂紋較長的連續(xù)擴(kuò)展單元，而且裂紋穿越晶界時(shí)，即使有少許的晶界奧氏體，其阻滯作用的效果也不佳。已有失效分析案例說明，甚至可能出現(xiàn)晶界上完全沒有奧氏體的情況，此時(shí)應(yīng)力腐蝕裂紋在鋼材中的擴(kuò)展性質(zhì)同單向鐵素體型不銹鋼一樣，沿著粗大的鐵素體晶界迅速伸展，完全失去了雙相不銹鋼的優(yōu)越性。因此，采用低的焊接熱輸入應(yīng)當(dāng)是焊接雙相不銹鋼的重要原則之一。
顯然，熱循環(huán)峰值溫度最高的熔合線附近，是組織劣化最嚴(yán)重，也是性能劣化最嚴(yán)重的地區(qū)。隨著劣化區(qū)寬度的擴(kuò)大，焊接接頭的性能也隨之下降，所以盡量減少劣化區(qū)段寬度是提高焊接接頭性能的關(guān)鍵。
