探讨双相不锈钢焊接材料的选择及应用

王锦龙

中国电子科技集团公司第十一研究所 100015

摘要：在双相不锈钢中含有大量的碳元素，同时具有奥氏体和铁素体双重性质。伴随着时代发展的进步，社会对于双相不锈钢的需求量越来越大，且在众多的建设领域都有所涉及。由此，为了提升双相不锈钢的制作工艺与产量，本文从双相不锈钢的定义入手，阐述双相不锈钢的焊接特点、材料选择和应用方法，并探讨了双相不锈钢的未来应用前景。

关键词：双向不锈钢；焊接材料；碳元素

引言：自上世纪七十年代，二次精炼技术与方法被广泛应用于建筑行业，对于超低碳钢元素的冶炼技术变得更加纯熟。在不断的实践与探索过程中，人们发现了奥氏体形成和应用过程中氮元素的重要作用，这对于不锈钢的性能研究产生了重大影响。基于此，利用氮元素的特性，人们研制出了第二代双相不锈钢，使双相不锈钢的应用前景变得更加开阔。

一、双相不锈钢基本情况概述

随着时代的不断发展，工业的发展逐渐深化，在工业生产过程中，常规的奥氏体不锈钢已经不能满足目前的应用条件，难以达到一些设备所需的抗腐蚀性材料要求。对此，相关行业人员为了解决上述问题进行了细致的思考，通过不懈的努力，行业人员终于研发出了双相不锈钢，并有效地解决了上述问题。在实际的操作过程中，双相不锈钢的优势主要体现在以下几方面。首先，双相不锈钢拥有极强的抗腐蚀能力，无论是应力腐蚀还是酸腐蚀，都有良好的抗性。其次，它还具有抗点腐蚀和隧洞腐蚀的能力。不仅如此，相比于普通类型的不锈钢，双相不锈钢还具备一定的可塑性能^[1]。最后，相比于奥氏体不锈钢，它的线胀系数要更低，线胀系数值与低碳钢基本一致。反过来说，双相不锈钢也存在着一定的缺点。首先，相比于奥氏体不锈钢，双相不锈钢的耐热性要差一些，使用时，要将温度控制在250摄氏度以下。其次，在锻压或冷冲压的过程中容易发生形变，整体的硬度不如奥氏体不锈钢。最后，双相不锈钢在进行热处理的过程中因为其具有温脆性区域，所以会间接地影响到焊接的效果。

二、双相不锈钢材料的选择

用于加工双相不锈钢的钢材种类比较丰富，目前常用的有两种钢材，分别是SAF2205钢和00Gr5Mo3N钢，这两种钢材在总钢材中的占比较高，可以达到80%左右。并且，性能极佳的双相不锈钢在这其中的占比只有13%，所以在对双相不锈钢的应用过程中就常常受到总量上的限制。在双相不锈钢的应用过程中，广泛被使用的焊接材料包括焊条和焊丝，在这当中，焊丝的生产制造发展步伐最快，药芯焊丝已经被广泛的应用。最近几年，双相不锈钢被广泛的应用于我国的各类市场。举例来说，锦泰焊接公司生产的JS3 12和JS2209材料，四川大西洋焊材公司生产的CHS29.9和CHS2209材料和天津焊接公司生产的A1002材料，这些公司生产的焊接条能够熔敷金属中的铁素体，并占据高达40%左右，在进行双向不锈钢焊接的过程中能够充分的满足焊接需求^[2]。

三、双相不锈钢的焊接

双相不锈钢在焊接的使用过程中能展现出极佳的特性，相比于奥氏体不锈钢，双相不锈钢通常不会产生热裂问题，并且加热之后不会变脆，所以相比于铁素体不锈钢更加适合焊接工作。在对双相不锈钢的研究过程中研究人员发现，在焊接的过程中，奥氏体不锈钢常常会形成元素Ni和N，且含量要高于母材的适应度，这是为了使焊缝金属处于平衡状态。而且，脆性σ相形成会受到合金元素N的影响。在双相不锈钢的加热过程中，即使温度达到300到550摄氏度其还能依旧保持本身的脆弱性，同时还会呈现σ相。在此基础上，想要让温度尽量短时间的停留于300到550摄氏度，就需要在焊接过程还存在余热的阶段施行应力处理。因为长期地处在高温环境下，双相不锈钢会呈现单相δ形式，并且凝固结晶，所以操作人员需要采取必要的手段对环境进行降温，同时还要控制降温的速度，为的就是防止温度下降过快而导致的热持续降低问题。

四、双相不锈钢材料的应用

双相不锈钢的出现，充分地满足了目前一些行业在工业生产中对钢型材料的实际需求，在很大程度上解决了过去使用钢材料制造零件时的缺陷问题。不仅如此，双相不锈钢还具备抗腐蚀性和较高的强度，所以在桥梁施工、汽车生产加工和轮船制造上被广泛应用。

举例来说，首先在1993年，美国俄勒冈州便使用双相不锈钢制造了一座长约235米，宽约20米的大桥并成功的投入使用。在这座大桥的整体建造过程中，共使用双相不锈钢360多吨，造价1200万美元，使用寿命可以长达120年以上。其次，瑞典的斯德哥尔摩在南部的一条运河上建造了一条公路大桥也使用到了双相不锈钢，在整个施工过程中，共使用双相不锈钢80吨，大桥整体呈弓形，跨越整条运河，并且这座公路大桥还斩获了多个世界级设计大奖。再次，轮船的航行过程中，往往会因为速度的增加而导致腐蚀情况的加剧，双相不锈钢就能很好地解决这个问题，使传统的黄铜包钢螺旋桨轴常常会出现被腐蚀的情况得到了有效的解决。不仅如此，瑞典的哥德堡公司生产出了一款轻量化的双相不锈钢夹心复合材料，这种材料被广泛的应用于汽车制造行业，用于引擎盖的制造，成品的质量仅有8千克左右，不仅质量上相比原来有所减轻，而且这种产品还能有效地阻隔噪音的传播，减轻震动。并且，在相关研究人员的不断努力下，这种材料被优化升级，目前可以尝试替代车辆生产过程中的其他金属结构，以达到降低车身整体质量，从而减少能源消耗的作用。最后，在海水淡化领域上，双相不锈钢依然被广泛的应用，海水淡化的设备通常会受到较高的氧化率，但双相不锈钢具有耐腐蚀耐氧化的特点，所以很好的解决了海水淡化设备的氧化问题。

结论：总的来说，近年来我国的经济发展速度整体放缓，已逐渐趋于稳定化，不锈钢相关产业同样出现了产能过剩的问题，产能过剩对于相关市场的发展是不利的。所以，要想充分的解决产能过剩问题就要推行性能优质、价格适中的不锈钢材料。双相不锈钢具有多项相较其他类型不锈钢所独有的特性，被整体相关行业所广泛接受。希望双相不锈钢的生产技术能在业内的共同努力下不断进步，在社会发展中起到有力的推动作用。

参考文献：

[1]臧春田.双相不锈钢焊接材料的选择及运用研究[J].中外企业家,2020(08):156.

[2]孙咸.双相不锈钢焊接材料的选择及应用[J].电焊机,2019,49(04):102-110.