焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响上

1、焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响 (上)何德孚12蔡新强2周志江3曹志(1 久立焊管研究所 ;2 久立不锈钢管有限公司 ;3 浙江久立集团公司)摘要分析了双相不锈钢及焊缝和热影响区中产生的金属间化合物等二次相形态及其析出的热力学条件 。指出了低合金的双相不锈钢焊缝及其热影响区中金属间化合物相的析出 通常是轻微的 ,只是在高合金化的超级双相不锈钢中这个问题才特别严重 。关键词双相不锈钢焊管焊缝热影响区二次相金属间化合物引言相不锈钢的具体应用实例 。从表 1 可见其主要应用范围都是管道 ,因此双相不锈钢受到钢管 、尤其 是焊管制造商的青睐 。较早应用双相不锈钢的西 欧国家按成分把

2、它们分为四组 ,并把其中抗孔蚀 当量 PR EN = ( Cr % + 2 . 2 ×Mo % + 16 ×N %) >40 的称为超级双相不锈钢 ( 见表 2) ,这些钢种已 用于制 造 焊 管 并 已 列 入 美 国 A S TM 标 准 ( 见 表3) 。现行 A S TM 标准中有三项有关双相不锈钢 焊 管 的 标 准 , 其 中 A789/ A789M 99 和 A790/ A790M 99 始 订 于 1981 年 , A928/ A928M 98 始订于 1994 年 , 说 明 国 外 双 相 不 锈 钢 焊 管 已 有20 多年的发展历程1 3 。0

3、双相不锈钢是国际上经数十年研究并在 20世纪 80 年代后期成功投入工业应用的不锈钢精 品钢种 ,它既具有铁素体不锈钢的高强度高耐腐 蚀性 ,又兼有奥氏体钢优良的塑性及加工性 ,在造船 、核电 、油气田等领域有着广泛的应用前景1 。双相 不 锈 钢 的 优 良 性 能 是 靠 其 50 % 奥 氏 体 与50 %铁素体组织状态获得的 。它的冶炼 、热处理 及焊接加工等难度较大 ,由于含 Ni 量低 ,其制品 强度高 、耐蚀性好 、可降低结构自重 、节省用材等 因素 ,性价比优于奥氏体不锈钢 。表 1 列出了双表 1 在各种工业部门中双相和超级双相焊接结构的应用实例工业部门无 Mo 、23 %C

4、rPR EN 2522 %Cr 双相PR EN 303625 %Cr 双相PR EN 324025 %Cr 超级PR EN > 40化学过程管道泵 、风扇 、离心机 、硫磺熔 化线圈 、化工容器尿素分离塔及反应器 、 搅动器盐蒸发系统管道石化带 C 钢 壳 的 管 式 反应器脱盐 、脱硫和蒸馏单元脱硫设备 ,泵 、套管氯离 子 和 盐 酸 介 质 大小管道果浆和造纸蒸煮 器 、预 热 器 和 蒸发器硫酸 盐 和 亚 硫 酸 盐 蒸 煮 器蒸煮器和蒸煮预热器含氯漂白设备核电和火电厂再热 器 、送 水 加 热 器地热井高速注入管地热 条 件 或 含 盐 海 水 的热交换器和系统油气 工 程

5、( 海 洋和陆地)冷却 器 、管 道 输 送 线 、加压系统火焰栅栏框架 , H2 S + CO2开槽油套管结构酸气传输泵 、海水注入 泵 、钟型潜水器海水冷却系统·28 ·焊管2004 年 9 月表 2可用于焊管的商品化双相不锈钢种注 : 3 w ( Cmax ) :0 . 03 %0 . 04 % ;允许制造商增大 Cr 、Mo 、N 成分以保证 PR EN > 35 。表 3 美国 ASTM 标准双相不锈钢化学成分要求%注 :A. 按 AS TM E527 标准和 SA E J 1086 标准关于金属和合金编号 ( U N S) 方法建立的新代号 ;B . Cr

6、 % + 3 . 3 ×Mo % + 16 ×N % 。U N S代号Aw ( C)w (Mn)w ( P)w ( S)w ( Si)w (Ni)w ( Cr)w (Mo)w (N)w ( Cu)w ( W)S318030 . 0302 . 00 . 0300 . 0201 . 04. 506 . 5021 . 023 . 02 . 503 . 500. 080 . 20S315000 . 0301202 . 000 . 0300 . 0301 . 402 . 004. 255 . 2518 . 019 . 02 . 503 . 000. 050 . 10S325500.

7、0401 . 50 . 0400 . 0301 . 04. 506 . 5024 . 027 . 02 . 903 . 900. 100 . 251 . 52 . 5S312000 . 0302 . 00 . 0450 . 0301 . 05. 506 . 5024 . 026 . 01 . 502 . 000. 140 . 20S312600 . 0301 . 000 . 0300 . 0300 . 755. 507 . 5024 . 026 . 02 . 503 . 500. 100 . 300 . 200 . 800 . 100 . 50S323040 . 0302 . 500 . 04

8、00 . 0401 . 03. 05 . 521 . 524 . 50 . 050 . 600. 050 . 200 . 050 . 60S392740 . 0301 . 00 . 0300 . 0200 . 806. 08 . 024 . 026 . 02 . 503 . 500. 240 . 320 . 200 . 801. 50A2 . 50S327500 . 0301 . 20 . 0350 . 0200 . 806. 08 . 024 . 026 . 03 . 05 . 00. 240 . 320 . 5S327600 . 051 . 000 . 0300 . 0101 . 06.

9、008 . 0024 . 0026 . 003 . 004 . 000. 200 . 300 . 501 . 000 . 501 . 0040 最小BS329000 . 081 . 000 . 0400 . 0300 . 752. 505 . 0023 . 0028 . 001 . 002 . 00S329500 . 032 . 000 . 0350 . 0100 . 63. 505 . 2026 . 0029 . 001 . 002 . 500. 150 . 35S392770 . 0250 . 800 . 0250 . 0020 . 86. 508 . 0024 . 0026 . 003

10、. 004 . 000. 230 . 331 . 22 . 0类别制造商钢种化学成分 3 / %PR ENw ( Cr)w ( Ni)w ( Mo)w ( N)w ( Cu)其它无 Mo 、23 %Cr 双相钢AvestaSA F2304234-0 . 1-25Creusot lndU R35N234-0 . 12-25Sandvi kSA F2304234-0 . 1-2522 %Cr 双相钢Avesta2205Bo hlerA903Creusot lndU R 45NFabr . de fer .1 . 4462/ PR E35KruppFalc 223MannesmannA F22 (1

11、 . 4462)225 . 530 . 14-34/ 35 +Nippo n Ko KanN KCr22Sandvi kSA F2205Sumito moSm22Cr (D P8)T EWRemanit 4462ValourecV S2225 %Cr (02 . 5 %Cu)双相钢Sumito moD P 3256 . 53 . 00 . 20 . 5W0 . 33825 %Cr 超级双相钢Krupp2VDMFalc 1002573 . 50 . 250 . 7W0 . 741AvertaSA F 25072574 . 00 . 2842 . 5Sandvi kSA F 25072574 .

12、00 . 2842 . 5WMS + +Zero n 100256 . 53 . 70 . 250 . 7W0 . 741何德孚等 :焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响 (上)第 27 卷第 5 期·29 ·浙 江 久 立 集 团 所 属 久 立 不 锈 钢 管 公 司 从2000 年开始研制双相不锈钢焊管并已有少量产 品供用户试用 。焊缝金属中金属间化合物等脆性相析出是该项产品试制工作开始就关注的一个问题 ,这是控制双相不锈钢焊管质量的一个主要出 发点 。近十年来国外研究者对此已有大量研究报此已有大量分析研究 。这些不希望出现的二次相可能是双相不锈钢及焊缝

13、金属中因热处理或焊接 过程在 3001 100 影响区域内析出的 ,这种析出倾向既受温度范围 、冷却速度等因素的影响 ,又受合金元素含量的影响 。图 1 所示为实验测定的 典型双相不锈钢 D P3 、D P8 及其焊缝金属中 相( Fe - Cr - Mo 金属间化合物) 析出的温度 - 时间( T TP) 曲线 ,图 2 为反映各种双相不锈钢及焊缝 金属二次相析出规律的 T TP 曲线一般特征 。可见合金元素含量高的双相不锈钢 , T TP 曲线的鼻 子将左移 ,即等二次相将在很短的受热时间内析出 ,表明析出倾向增强 。、二次奥氏体及氮 化铬等在 500 以上形成 的 二 次 相 析 出 都

14、 比 较快 ,是焊接过程需要特别关注的 。500 以下析 出的相等都比较缓慢 ,对焊接过程脆化影响相 对较小 , 但这是双相不锈钢制品置于工作温度上 限时应该注意的 。为了充分认识这些二次相的析 出规律 ,下面逐一讨论它们的形态特征 。告4 7,本文 是 对 这 一 问 题 的 一 个 总 结 , 全 文 共分三个部分 ,这一部分将首先分析双相不锈钢及其焊缝和热影响区中可能析出的金属间化合物等 二次相种类和形态 ,然后讨论它们析出的热力学 条件 。双相不锈钢和焊缝金属中的二次相1双相不锈钢在 300 以上时组织会产生初始奥氏体 、铁素体以外的二次相 ,从而使其抗蚀性及 其机械性能受到损害 ,这

15、是双相不锈钢生产和使用过程中遇到的一个普遍问题 ,文献 48中对实测点旁所注数字表示相面积份额/ %图 1 典型双相不锈钢及焊缝金属中相的 TTP 曲线8·30 ·焊管2004 年 9 月(2) 相立方晶的 X 相是富 Mo 的金属间化合物相 ,它通常在双相不锈钢处在 700900 范围内时生成 。其成分在无 W 的钢及焊缝中为20 %28 %Cr , 3 . 0 % 5 . 5 %Ni , 9 % 22 %Mo ;在含 0 . 9 % 4 . 3 % W 钢及焊缝中为 4 % 17 % Mo ,3 %16 %W4 ,10 。这种 相是亚稳态的 ,当 延长热处理时间它即为相

16、所取代 。(3) R 相 三角晶的金属间化合物相是双相 不锈钢处在 550800 温度范围内时析出 ,其成 分为 16 % 30 % Cr , 3 % 5 % Ni , 25 % 40 %Mo 4 ,11。图 2 某些合金元素影响的双相不锈钢二次相 TTP 图6(4)相在 300550 范围内引起的铁素体分解为富 Fe 的 及富 Cr 的造成 475 脆化4 ,6。但也有人认为的形成是一种成核和生1 . 1 二次奥氏体900 以下析出的奥氏体通常称为二次奥氏 体 ,其析出可理解为钢或焊缝金属从高温初次快 速冷却时 ,其平衡铁素体份额较高 ,以后又因焊接 或热处理再加热时就会生成比初始高温奥氏体

17、的N 、Cr 、Mo 含量较低的二次奥氏体 ,其形态取决于形成的位置及机理 。经常在焊缝金属中可发现带 有尖锐边缘型的魏氏 ( Widmanstat ten) 体 ,而在焊 缝金 属 和 热 影 响 区 母 材 中 均 可 见 到 的 为 球长过程12 。然而 ,其结果总是使冲击强度降低 。(5) G 相 在相形成温度范围内长期时效 后会观测到与未渗杂的 Fe - Cr 固溶体经常相互 作用生成的富 Si 的立方晶金属间化合物相 G ,它 是由于 Mo 、Si 及 Ni 的增加而形成4 ,6 ,它会使冲 击强度明显降低 。(6)相 在 22Cr5Ni3Mo 双相不锈钢中曾发 现过称为相的斜方晶

18、金属间化合物 ,它对性能 的影响不得而知4 ,6 。型4 ,9。不管哪种形式 ,由于其低 N 、Cr 及 Mo 含(7) 相量均对抗点蚀呈有害倾向 。还有文献 8 指出二次奥氏体的析出会促进富 Cr 而贫 Ni 的相成核 结晶 。1 . 2金属间化合物相 最常见的金属间化合物是 相 ,它经常以足够多的量析出在双相不锈钢及焊缝金属中 。 相 及 R 相也已在许多双相不锈钢及焊缝金属中观测到 ,但大多析出量都很小 。实际上要确切地分 辨这些相的构成量是很困难的 ,因此通常总是假 定它们都同样地使性能恶化 ,而以相作为广义金属化合物相的代名词 ,但实质上它们包含以下多种形态 :(1)相正方晶的 相基

19、本上是 Fe - Cr - Mo ,根 据 合 金 含 量 不 同 , 它 在 双 相 不 锈 钢 处 于6001 100 范围内时为热力学稳定相 。相是 富 Cr 、Mo 、Si 及 W 元素 、贫 Ni 及 M n 元素 。依据 钢的化学成分及形成温度 ,双相不锈钢及焊缝金 属所生成相典型成分为 : 29 % 34 %Cr 、3 %5 %Ni 、3 %9 %Mo 及 07 %W4 ,10 。在 25Cr4Ni4Mo 铁 素 体 不 锈 钢 中已知相 ( Fe2 Mo ,laves 相) 也已在双相不锈钢中观测到 , 但因 相与 R 相极难区分 , 其认定还有 待研究4 。1 . 3氮化铬双

20、相不锈钢处于 700900 范围内可发生 六方晶的 Cr2 N 析出 , 其 形 成 是 由 于 带 饱 和 氮 的铁素体从高温快速冷却 ,在等温处理及涉及焊接 的有关文献中也曾介绍过 。这种析出对抗腐蚀及冲击性能都有不利影响4 ,12 。立方晶的 CrN 也在约 1 100 形成的铁素体 中发现 ,但对性能影响很小4 。最近探明 CrN 常 以薄膜或微片状出现在呈棒状的 Cr2 N 附近13 。相是立方晶的 Fe - Cr - Mo - N 化合物 ,它 已在 22Cr8Ni3Mo 双 相 不 锈 钢 焊 缝 金 属 中 探 测到41 . 4。碳化物双相不锈钢含 C 量很低 ( 见表 2)

21、,碳化物起的作用较小 。然而碳化物的析出仍然是可能的 ,何德孚等 :焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响 (上)第 27 卷第 5 期·31 ·在 950 以 下 会 迅 速 析 出 M23 C6 , 而 在 950 1 050 之间则会析出 M7 C3 4 ,值得注意的是碳 化物的析出会促进相之类有害相的形成 ,因为 它为后者提供了成核空间 。1 . 5 其它相含 1 . 5 %3 . 0 %Cu 的双相不锈钢在 850 附近会生成面心立方晶富 Cu 的相 ,它会使冲击 韧性降低而强度增加4 ,6 。率随退火温度上升而减缓 ,但延长时效时间以后4 ,7相最终

22、数量是不变的 。也有研究认为带有较低铁素体含量比的双相不锈钢在缓慢冷却中将 使金属间化合物析出更迅速4 ,6 。铁素体含量及铁素体成分的明显变化在焊缝 中是常见的 。已经证明狭窄的条状铁素体通常更 富集合金元素而促进金属间化合物形成 ,在这些 区域析出就会更明显 。2 . 1 . 2合金元素的影响 合金元素对双相不锈钢和焊缝金属中相等二次相的 T TP 曲线影响如图 1 图 2 所示 。总 体上讲较高合金元素含量 , 特别是 Cr 、Mo 、W 及 Si 含量提高意味着扩展稳定 析 出 的 时 间 - 温 度 区域 ,并使其 T TP 曲线鼻子左移 。以下为常用合 金元素对金属间化合物形成的具

23、体影响4 7 ,14 :2205 型双相不锈钢焊缝金属在 650测到富 Mo 、Cr 及 Si 的晶界薄膜4 ,11 。时观2金属间化合物相析出热动力学双相不锈钢及焊缝金属会在铁素体晶粒内或铁素体/ 奥氏体晶界上发生金属间化合物析出 ,其 基本原因是 1 000 以下铁素体的不稳定性及溶质在铁素体中的扩散速度高于奥氏体中 ,因此铁 素体成分及晶内及晶粒外 ,适合成为成核场所的数目和性质 ,对析出热动力学及析出温度范围有很强的影响 ,此外不同合金元素对析出反应的作 用及材料的热履历也是应考虑的因素4 ,14 。2 . 1 铁素体成分本质上讲铁素体成分取决于钢或焊缝金属的 平均成分及其铁素体含量

24、。热处理温度或焊缝金属冷却速度及随后焊缝道次的再加热也会明显地 影响铁素体成分4 ,7 ,11 。2 . 1 . 1 铁素体成分和元素的分割 ( Partitio ning)对一个给定的平均成分 ,较高的铁素体含量 形成合金元素含量较低的铁素体 ,而较低的铁素体含量则会形成 Cr 、Mo 、Si 这类铁素体稳定元素 含量较高的铁素体 。焊缝的快速冷却 ,特别是单道焊缝给元素分割的时间很少 ,因此其铁素体和奥氏体的成分更为相近 ,多道次焊缝及较高热输 入会给出更多的元素分割时间 。快速冷却也造成 较高铁素体含量 ,从而使铁素体中合金元素含量(1) Cr 和 MoCr 和 Mo 的增加会增大析出速

25、率并使 相析出的温度区向更高温度区域 移动 ,特别是 Mo 尤甚 。(2) SiSi 会富集在相中并促进相形成 。 (3) NiNi 含量增加会降低铁素体比率及最 大相份额 。然而降低铁素体比率会使铁素体中 Cr 和 Mo 更富集 ,从而加速相析出 。此外 Ni 也使相稳定区向较高温度区域移动 。(4) NN 是现代双相不锈钢中极为重要的合金元素并已发现它将延缓相之类金属间化合 物的析出 ,因此用 N 取代一部分 Ni 虽有增加氮 化物析出的危险 ,但可降低相的析出 。(5) WMo 及 W 含量较低的双相不锈钢中 ,相是主 要 金 属 间 化 合 物 , 但 相 也 可 能 存 在 。 Cr

26、 的加入促使相转变为 相 。另一方面 Mo 和 W 对 相有很强的亲和力 ,特别是 W 会在相形成前促进 相的形成 ,因此恰当的 W 含量是 相析出很强的驱动力并促使 相成核 。此外 W 还 会增加相的高温稳定性 ,从而需要较高的固溶退火温度才能消除它 ; W 的加入至少在时效初始 阶段促成 相呈更细小 、更均匀的分布 ,而 Mo 则促成相呈大块析出 。但是 W 对焊缝金属析出是否跟母材完全一样尚不清楚 ,因为热履历 、成分 和元素分布可能对此有明显影响 。(6) Cu在铁素体不锈钢中加入 2 %Cu 会减 缓相析出 ,但在双相不锈钢中尚未注意到这一较低4 ,7。同样 ,较高温度热处理会造成铁

27、素体体积份额增加及合金元素较低的分割 ,因此铁素体析出 金属间化合物的敏感性降低 ,但是二次奥氏体生成将上升 ,在某些环境下 ,氮化物析出将增加4 。已有研究表明 : 较高的退火温度将减缓冷却过程 中的金属间化合物相析出 ,更确切地讲是成核速·32 ·焊管2004 年 9 月影响 。(7) M n驱动力在较低温度时是强的 ,而扩散则在温度高时更快 。因此 ,成核结晶在加热时迅速开始 ,而温 度升高后第二阶段迅速生长 。冷却过程对这种析 出条件则不太有利 : 快速生长温度早在快速成核温度前就已达到 ; 等温处理中成核和生长是在同样温度下发生的 。2 . 4 相的析出热动力学如

28、上 所 述 , 取 决 于 钢 的 成 分 , 相 在 600 1 100 温度区间内的某一段为稳定相 ,而此时铁 素体呈热动力学亚稳态 , 即有分解为奥氏体和 相的趋势 。所幸的是由于相系包含 32 个原子 的大正方晶晶胞而生长缓慢 。铁素体/ 奥氏体晶界是通常的成核场所 ,晶界 上的碳化物粒子促进了相的成核 ; 晶界碳化物 消耗完邻近的含 Cr 铁素体晶阵中的金属原子 ,促 使铁素体向奥氏体相变 ,局部富 Cr 及 Mo 的铁素 体促进了相的生成 。有报告称相容易在、 及碳化物等三相交点上成核 ,但也有报告称相 也会在铁素体晶粒内或在奥氏体 - 奥氏体晶界上 成核4 。许多报告认为铁素体会

29、共析分解成聚集体 和二次奥氏体 。二次奥氏体的析出使邻近铁素体晶阵富 Cr 及 Mo ,从而促成了相形成 ;相形成又耗尽了邻近铁素体晶阵中这些元素而促成更多 二次奥氏体的形成及共析组织的构成形式 。然而 在相生成温度区域上端也观测到没有伴生奥氏M n 的加入使析出速率增加 , M n 含量增加还扩展相析出的温度范围 。(8) C C 阻止、 这类低 C 固溶体相的形 成 ,然而碳化物会通过提供成核位置而促进其它金属间化合物相的形成 。(9) 其它元素 在铁素体不锈钢中曾讲过 Al 能阻止析出 , Pb 和 Ru 则已发现会促进无钼双相 不锈钢中相的形成 。2 . 2成核结晶(1) 变形的影响

30、变形加工过的材料 ,即热轧 或冷加工过的材料由于较高的位错密度提供了成 核结晶场所及更迅速的扩散通道 ,金属间化合物 相的成核结晶比较容易 。(2) 凝固模式的影响相边界能否提供成核 场所取决于它们的惯性 ,通常以全部铁素体模式 凝固的双相焊缝金属凝固过程中合金元素偏析很 微小而可略去不计 ,随后在固态下生成的奥氏体 经常与铁素体构成一定的定向关系 ,形成低能铁 素体/ 奥氏体边界4 。然而在拥有铁素体 - 奥氏 体混合凝固模式的焊缝金属中这种定向关系很少 共有 ,高能边界将会形成 ,明显的偏析将在这种混 合凝固过程中发生17 ,因此在某些区域铁素体将 较高合金化 ,成核容易 ,偏析也将更迅速

31、地发生 。 (3) 晶核由不恰当热处理或不充分固溶热 处理所形成的金属间化合物相残留物 ,会使成核 阶段被短路而对析出速率有巨大的影响 ,因此为 防止析出并使所有的金属间化合物相被固溶 ,固 溶退火在足够高温度下执行 。大多数双相不锈钢 在 1 100 以上温度退火都可使金属间化合物相 固溶 。合金含量较低的可略微降低退火温度 ,超 级双相不锈钢必须用较高的退火温度 。添加填充 金属的焊缝因为提高 Ni 含量而使相稳定温度 向更高温度区域移动 ,其焊缝金属应在比相应钢种更高的温度固溶处理 。 碳化物或氮化物的存在也促进成核结晶 。2 . 3热循环的影响 加热过程比冷却过程中金属间化合物相形成得

32、更快 ,冷却过程推迟了与 T TP 图相关的连续冷却温度 ( CC T) 曲线中的析出 ,其理由是成核结晶体的相4 ,6 ,7。2 . 5 相的析出热动力学已经观测到在 700900 区间内立方晶的 相成核比 相还要快 ,当它与奥氏体及铁素体 局部相匹配时就会促成成核结晶 。然而高温下长时间暴露后 , 相作为 相晶核而完成分 解 为相 。但也有报告说在 400700 区间内长时间5 7暴露也会有 相析出 。2 . 6 R 相析出热力学至今对 R 相析出的专门研究甚为稀少 ,有报 告称它在 600700 长时间暴露后形成 ,但也有 称在 22Cr9Ni3Mo0 . 15N 双相不锈钢焊缝金属中发

33、现 ,在 800 才观测到初次析出的 R 相且在延 长暴露后最终转变为相 ,在超级双相钢中 R 相 却在 800 长时间时效后才观测到 ,说明对其析何德孚等 :焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响 (上)第 27 卷第 5 期·33 ·出规律认识还很不充分4 。2 . 7 双相不锈钢 ( 焊缝热影响区) 及焊缝金属的T TP 图下面分别用 T TP 图反映合金元素 、固溶处理 温度及机械变形对各种双相不锈钢焊缝热影区及焊缝金属析出热动力的影响 。值得注意的是 ,由 于测量微小析出量时涉及到实验困难 ,不同研究 者对同一钢种测定的 T TP 曲线有时略有差异 。

34、(1) 双相不锈钢焊缝热影响区 图 3图 6 所 示 各种双相不锈钢在不同条件下实测的 T TP曲图 3 S31803 钢在热轧及热轧退火状态下形成小于3 %、大于 14 %金属间化合物相的 TTP 图4图 6 29Cr6 Ni2 . 2Mo0 . 8 N 超级双相合金的析出相曲线线 ,这些曲线表明 :低合金双相不锈钢焊缝热影响区不大可能析出相 ,而高合金的钢种则有很大 的可能性 ,因为 22Cr 及较低合金钢种等温时效几分钟以后也观测 不 到 金 属 间 化 合 物 相 明 显 的 析出 ,而 25Cr 级 别 钢 种 经 约 100 s 时 效 就 产 生 析 出 。如上所述 ,加热过程比

35、冷却过程或等温热处 理过程析出更为迅速 ,因此从理论上讲焊接过程 会比 T TP 或 CC T 曲线预测的析出更为迅速 。但 实测表明对双相及双相不锈钢这种影响非常小或 略去不计 。图 3图 8 这些曲线可放心地应用于 焊缝热影响区的预测4 。图 4 UNS31803 钢的相变图4图 5 S32750 钢中观测到的各种析出相的 TTP 曲线12图 7 不同成分双相焊缝金属推测性 TTP 图16·34 ·焊管2004 年 9 月(2) 焊缝金属的 T TP 曲线图 1 及图 7图9 的 T TP 曲线同样表明高合金化的超级双相不 锈钢焊缝金属中析出将可能很明显 ,而在 22C

36、r 级 别焊缝中则问题不大 ,因为几乎所有实测数据均 表明 22Cr 焊缝金属至少 12 min 以后通常也不会 在 等 温 时 效 中 观 测 到 明 显 的 相 析 出 。而25Cr 钢则经 3050 s 时效就会产生析出 ,跟相应 钢种相比较 ,焊缝金属的 T TP 曲线略趋于向左向上 ,即向时间略短 、温度略高的区域移动 。值得注 意的是 :这些都是在添加含 Ni 量略高填充金属条件下测得的 T TP 曲线 。如果不加填充金属 ,笔者 认为 T TP 曲线的移动将更为微小 。此外 ,除非是单道焊缝 ,否则还应考虑后道焊缝对前道焊缝的 重复热影响 ,焊缝金属与母材 T TP 曲线上的时间

37、 数据有时不能作直接比较 。(未完待续)图 822Cr9 Ni3Mo0 . 15 N 双相焊缝金属中R 相及相的 TTP 图11参考文献1何德孚 ,曹志 . 我国应重视铁素体及铁素体/ 奥氏体双相不锈钢管材的开发. 钢管 ,2001 ,30 (6) :410AS TM . 2000 Annualy Boo k of AS TM Standar S . Daris J R. Metal Handboo k Z. ASM inter ,1998Karlsso n L . Intermetallic p hase p recipitatio n in duplexstainless steel an

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41、O. Super duplex stainless steels J . MaterialsScience and Technology ,1992 (9) :685700J insun Liao . Nit ride p recipitatio n in weld HAZ of a du2plex stainless steel J . ISIJ inter . , 2001 , 41 ( 5) : 460 467Ko mizo Y. HAZ embrit tlement s in high Cr - Mo duplex234567891011SDN :25 . 6Cr9 . 3Ni3 .

42、8 Mo0 . 25NWCuN :25 . 6Cr9 . 2Ni3 . 6 Mo0 . 9 W0 . 6Cu0 . 23N WN :25 . 7Cr9 . 6Ni3 . 1 Mo2 . 3 W0 . 6Cn0 . 24N冷却速度 : A :720°/ 分 ,B :360°/ 分C :180°/ 分°,D :90/ 分 , E :45°/ 分图 9 超级双相焊缝金属的性能曲线121314何德孚等 :焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响 (上)第 27 卷第 5 期·35 ·stainless steel and

43、t he effect s of Ni and N J . Weldin g inter ,1991 ,5 (4) :277282Nilsso n J O. Microst ruct ural stability and mechanicalp reperties of a high nit rogen super duplex stainless steel C . Proc. Co nf . Hi gh Nit rogen Steel98 , Helsinki , Frn2 dand & Stockholm ,Sweden ,May 1998Van Nassau. Welding

44、duplex and super duplex stainless steels - A guide for indust ryJ , Weldin g in t he World.1993 ,31 (5) :323343何德孚 ,曹志 . 不锈钢焊管焊缝中心线凹陷凝固裂缝感性研究 J . 焊管 ,2003 ,26 (1) :1524第一作者何德孚 ,现任久立焊管技术研究所所长 , 曾任上海交通大学焊接教研室主任 、教 授 、博士生导师 ,上海焊接技术研究所所长 。曾在焊管等国内外期刊发表论文 60 余篇 。通讯地址 :15上海田 林 14 村 45 号 1101话 :021 - 640844

45、91邮 编 : 200233电1617(收稿日期 :2003 - 05 - 06)编辑 黄蔚莉欢迎订阅管道技术与设备杂志信息量大 适用范围广 实用性强邮发代号 :8 145 国内统一刊号 : CN21 1312/ T H 国际标准刊号 : ISSN1004 9614单价 :3 . 8 元/ 册全年价 :22 . 8 元管道技术与设备杂志经国家科委 、新闻出版署批准的 ,国内外公开发行的国家级优秀科技期刊 。本刊是国家科技论文统计用刊 ,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊 , 中国学术期刊 (光盘版) 、中国期刊全文数据库、中国石油 文摘数据库等多家著名数据库收录期刊 。管道技术与设备杂志面向原

46、油 、成品油 、天然气 、化工 、热力管网 、煤气 、城市给水管网 、煤浆 、矿浆 、冶金等与管道 输送有关的行业 。刊载内容为应用于管道系统的新技术 、新工艺 、新产品 、新经验及发展动态 ,设置了设计与研究 、管件与 设备 、施工与焊接 、腐蚀与防护 、控制与测量 、清洗技术 、经验与交流 、国外管道技术 、市场动态信息等栏目 ,富于创新性 、实用性 ,特别适合于在科研单位 、大专院校和施工单位从事管道系统设计 、施工 、控制及维护的技术人员以及从事管道输送工艺研究的技术人员 。管道技术与设备杂志国内外发行 ,大 16 开本 ,双月 25 日出版 。全国各地邮局均可订阅 。管道技术与设备杂

47、志竭诚为您推广新技术 、新材料 、新产品 ,提高产品知名度 ,扩大企业的影响 。为您提供优质服 务 ,帮您开拓市场 。热忱欢迎您刊登广告 。通讯地址 :沈阳市大东区北海街 242 号编辑部电话 :024 - 88718630广告部电话 :024 - 88524579 88718436邮编 :110043传真 :024 - 88524579稿件 E2mail :info i2s. co m. cn广告 E2mail :ad i2s. co m. cn欢迎登陆 http :/ www. pipel inenet . com 浏览更详细内容欢迎订阅 2005 年金属制品期刊中国期刊方阵“双百期”全国

48、冶金系统优秀科技期刊全国优秀科技期刊河南省优秀科技期刊金属制品是郑州金属制品研究院主办 ,全国金属制品行业唯一国内外公开发行的专业科技期刊 ,重点报道钢丝 、钢绳 、钢纤维 、焊丝 、铁钉 、钢丝网等产品的生产技术 、工艺装备 、科研成果 、实践经验及国内外经济技术动态 ,设有生产工艺 技术研究 、产品开发 、设备研制与使用等栏目 ,以其较强的权威性 、导向性 、实用性 ,成为金属制品及相关行业技术进步 、创新发展不可多得的资源 ,备受广大读者的青睐 。金属制品还可为企业及设备等相关企业发布广告 ,其影响范围广 ,宣传力度大 ,已被众多广告刊户近年来所获得 良好的社会 、经济效益所证实 。在本

49、刊彰显企业风采 ,展示企业实力是您最佳的选择 。双月刊 ,1972 年创刊 ,国际标准 连续出版物号 : ISSN1002 4226 国内统一刊号 : CN41 1145/ T G本刊为大 16 开 64 版 ,双月底出版 ,全年订价 (含邮费 40 元) ,自办发行 。地址 :河南省郑州市中原西路 142 号 邮编 :450007电话 :0371 - 7611142 7634401 传真 :0371 - 7634374 E2mail :jszp bjb 125 . co m单位 :郑州金属制品研究院银行 :建行桐柏路支行 账号 :4 汇入地 :河南省郑州市第 27 卷第 5 期英 文 摘 要

50、·75 ·st ru2ct ures a cross slide block , Indust rial co nt rol co mp uter , co nt rol interface circuit ,V ID EO - PCI - XR image collectio n card and CCD sensor AC4064 I/ O board ,etc. . It is t hrough informatio n management of weld seam , t he movement of co nt rol executing mechanism d

51、uring t he welding to achieve t he effect of weld seam t racking. The t racking system co m2 bines sut ra P ID co nt rol and ambiguous co nt rol to auto matic t racking to t he out side weld seam and imp rove t he t racking system accuracy.Key words :spiral welded pipe welded seam intelligence t rac

52、king ambiguous co nt rolEff ecting Factor Analysis to Wel ded Sea m Impacting Tough2ness of ERW Wel ded PipeFeng Zhaot an g , X ie S hi qi ang , S u Ten gt ai ( 22)Abstract :How to increase t he welded seam impacting tough2 ness of ERW pipe is a great p roblem amo ng t he technology of pipe manufact ure. The article analyzes t hat all factors effect impacting toughness of welded seam of E