学文网【摘要】为了确定合理的焊接工艺，使双相不锈钢――S31803具有预期的强度和相比例，以保证双相不锈钢过滤器满足使用要求，本文分析研究了S31803在两种不同焊接工艺下的焊接接头性能，对该材料在实际生产的焊接具有很好地指导作用。
【关键词】双相不锈钢 试验 焊接 相比例
一、前言
双相不锈钢S31803是一种铁素体-奥氏体不锈钢，它综合了铁素体和奥氏体的性能：铁素体相使钢材具有较高的强度和耐氯化物应力腐蚀性能，奥氏体相使钢材具有良好的韧性和耐腐蚀性能。因此，S31803具有很好的抗氯离子应力腐蚀开裂，比铁素体不锈钢有更好的抗氯离子点蚀和缝隙腐蚀能力，很好的抗普通腐蚀的能力。
基于以上优点，双相不锈钢被广泛应用于石油、海洋、化工等行业。近年来我国多地都在建设核电站，S31803因为它较强的抗氯离子腐蚀的特点而被广泛应用于核电站的部分设备中。
红沿河核电站鼓形滤网的海水处理设备――过滤器，其主体材质就采用了双相不锈钢――S31803。虽然双相不锈钢开始于20世纪30年代的法国，在我国也是上世纪的80年代就开始研制并使用，但在我们公司还是第一次接触这种材料，所以非常有必要确定合适的焊接工艺来完成设备的焊接。
二、S31803焊接性分析
由于S31803是奥氏体――铁素体的双相不锈钢，金相组织中铁素体与奥氏体各占约50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢，它兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。
对于这种双相不锈钢的焊接，应选择超低碳、铬含量高并且含有氮的焊材，因为提高焊缝金属中的含氮量可以增加焊缝金属中的γ相含量，而减少Cr2N 的析出，从而改善接头的冲击韧性。并且施焊时，为防止近缝区晶粒粗化，应尽量使用低的线能量焊接。
本文通过两种方法的焊接工艺试验进行比较：一种是手工电弧焊，另一种是钨极氩弧焊+手工电弧焊的组合焊。
三、焊接试板试验
母材采用山西太钢的双相不锈钢S31803（化学成分及机械性能见表1），焊材采用四川大西洋焊条和氩弧焊丝（焊材成分及规格见表2），焊接设备采用核电专用焊机――尤耐克ZX7-400S。分别采用以下两种焊接工艺（见表3）进行试板焊接。
表1 母材化学成分及机械性能
表2 焊材化学成分及机械性能
表3
根据RCCM -2003标准要求，对焊接试板进行X射线探伤检测、力学性能试验、宏观、微观、化学成分测量。经过X射线探伤，两块试板均未发现任何缺陷，Ⅰ级合格，其化学成分及力学性能测试结果见表4。
表4 测试结果
***1、***2分别是试板一和试板二放大200倍的微观组织。
***1 （试板一）、200×倍微观组织检验照片：铁素体基体+羽状奥氏体
***2 （试板二）、200×倍微观组织检验照片：铁素体基体+羽状奥氏体
四、结论
综合上述的试验数据可得以下结论：比较两种焊接方法所得的焊接接头化学成分和母材的化学成份，发现易产生偏析、不利于接头机械性能的C、N、S、P等主要元素的含量基本一致。从两种接头的200X倍微观组织照片可以看出，两种焊接接头都形成了奥氏体包围铁素体的双相组织，阻碍了单相铁素体的形成，使接头获得与母材一致的组织。通过力学试验检测数据可看出，此双相组织保证了接头的力学性能，符合双相不锈钢焊接性能的要求。通过双相不锈钢--S31803的焊接工艺试验，确定钨极氩弧焊+手工电弧焊及单纯手工电弧焊的两种焊接方法，均可达到RCCM-2003标准要求，可以应用于过滤器的实际生产，同时为以后近似材质产品的焊接提供了宝贵的试验数据。