1、焊縫金屬中的二次相析出及對雙相不銹鋼焊管性能的影響 (上)何德孚12蔡新強2周志江3曹志(1 久立焊管研究所 ;2 久立不銹鋼管有限公司 ;3 浙江久立集團公司)摘要分析了雙相不銹鋼及焊縫和熱影響區中產生的金屬間化合物等二次相形態及其析出的熱力學條件 。指出了低合金的雙相不銹鋼焊縫及其熱影響區中金屬間化合物相的析出 通常是輕微的 ,只是在高合金化的超級雙相不銹鋼中這個問題才特別嚴重 。關鍵詞雙相不銹鋼焊管焊縫熱影響區二次相金屬間化合物引言相不銹鋼的具體應用實例 。從表 1 可見其主要應用范圍都是管道 ,因此雙相不銹鋼受到鋼管 、尤其 是焊管制造商的青睞 。較早應用雙相不銹鋼的西 歐國家按成分把

2、它們分為四組 ,并把其中抗孔蝕 當量 PR EN = ( Cr % + 2 . 2 ×Mo % + 16 ×N %) >40 的稱為超級雙相不銹鋼 ( 見表 2) ,這些鋼種已 用于制 造 焊 管 并 已 列 入 美 國 A S TM 標 準 ( 見 表3) 。現行 A S TM 標準中有三項有關雙相不銹鋼 焊 管 的 標 準 , 其 中 A789/ A789M 99 和 A790/ A790M 99 始 訂 于 1981 年 , A928/ A928M 98 始訂于 1994 年 , 說 明 國 外 雙 相 不 銹 鋼 焊 管 已 有20 多年的發展歷程1 3 。0

3、雙相不銹鋼是國際上經數十年研究并在 20世紀 80 年代后期成功投入工業應用的不銹鋼精 品鋼種 ,它既具有鐵素體不銹鋼的高強度高耐腐 蝕性 ,又兼有奧氏體鋼優良的塑性及加工性 ,在造船 、核電 、油氣田等領域有著廣泛的應用前景1 。雙相 不 銹 鋼 的 優 良 性 能 是 靠 其 50 % 奧 氏 體 與50 %鐵素體組織狀態獲得的 。它的冶煉 、熱處理 及焊接加工等難度較大 ,由于含 Ni 量低 ,其制品 強度高 、耐蝕性好 、可降低結構自重 、節省用材等 因素 ,性價比優于奧氏體不銹鋼 。表 1 列出了雙表 1 在各種工業部門中雙相和超級雙相焊接結構的應用實例工業部門無 Mo 、23 %C

4、rPR EN 2522 %Cr 雙相PR EN 303625 %Cr 雙相PR EN 324025 %Cr 超級PR EN > 40化學過程管道泵 、風扇 、離心機 、硫磺熔 化線圈 、化工容器尿素分離塔及反應器 、 攪動器鹽蒸發系統管道石化帶 C 鋼 殼 的 管 式 反應器脫鹽 、脫硫和蒸餾單元脫硫設備 ,泵 、套管氯離 子 和 鹽 酸 介 質 大小管道果漿和造紙蒸煮 器 、預 熱 器 和 蒸發器硫酸 鹽 和 亞 硫 酸 鹽 蒸 煮 器蒸煮器和蒸煮預熱器含氯漂白設備核電和火電廠再熱 器 、送 水 加 熱 器地熱井高速注入管地熱 條 件 或 含 鹽 海 水 的熱交換器和系統油氣 工 程

5、( 海 洋和陸地)冷卻 器 、管 道 輸 送 線 、加壓系統火焰柵欄框架 , H2 S + CO2開槽油套管結構酸氣傳輸泵 、海水注入 泵 、鐘型潛水器海水冷卻系統·28 ·焊管2004 年 9 月表 2可用于焊管的商品化雙相不銹鋼種注 : 3 w ( Cmax ) :0 . 03 %0 . 04 % ;允許制造商增大 Cr 、Mo 、N 成分以保證 PR EN > 35 。表 3 美國 ASTM 標準雙相不銹鋼化學成分要求%注 :A. 按 AS TM E527 標準和 SA E J 1086 標準關于金屬和合金編號 ( U N S) 方法建立的新代號 ;B . Cr

6、 % + 3 . 3 ×Mo % + 16 ×N % 。U N S代號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類別制造商鋼種化學成分 3 / %PR ENw ( Cr)w ( Ni)w ( Mo)w ( N)w ( Cu)其它無 Mo 、23 %Cr 雙相鋼AvestaSA F2304234-0 . 1-25Creusot lndU R35N234-0 . 12-25Sandvi kSA F2304234-0 . 1-2522 %Cr 雙相鋼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)雙相鋼Sumito moD P 3256 . 53 . 00 . 20 . 5W0 . 33825 %Cr 超級雙相鋼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 :焊縫金屬中的二次相析出及對雙相不銹鋼焊管性能的影響 (上)第 27 卷第 5 期·29 ·浙 江 久 立 集 團 所 屬 久 立 不 銹 鋼 管 公 司 從2000 年開始研制雙相不銹鋼焊管并已有少量產 品供用戶試用 。焊縫金屬中金屬間化合物等脆性相析出是該項產品試制工作開始就關注的一個問題 ,這是控制雙相不銹鋼焊管質量的一個主要出 發點 。近十年來國外研究者對此已有大量研究報此已有大量分析研究 。這些不希望出現的二次相可能是雙相不銹鋼及焊縫

13、金屬中因熱處理或焊接 過程在 3001 100 影響區域內析出的 ,這種析出傾向既受溫度范圍 、冷卻速度等因素的影響 ,又受合金元素含量的影響 。圖 1 所示為實驗測定的 典型雙相不銹鋼 D P3 、D P8 及其焊縫金屬中 相( Fe - Cr - Mo 金屬間化合物) 析出的溫度 - 時間( T TP) 曲線 ,圖 2 為反映各種雙相不銹鋼及焊縫 金屬二次相析出規律的 T TP 曲線一般特征 。可見合金元素含量高的雙相不銹鋼 , T TP 曲線的鼻 子將左移 ,即等二次相將在很短的受熱時間內析出 ,表明析出傾向增強 。、二次奧氏體及氮 化鉻等在 500 以上形成 的 二 次 相 析 出 都

14、 比 較快 ,是焊接過程需要特別關注的 。500 以下析 出的相等都比較緩慢 ,對焊接過程脆化影響相 對較小 , 但這是雙相不銹鋼制品置于工作溫度上 限時應該注意的 。為了充分認識這些二次相的析 出規律 ,下面逐一討論它們的形態特征 。告4 7,本文 是 對 這 一 問 題 的 一 個 總 結 , 全 文 共分三個部分 ,這一部分將首先分析雙相不銹鋼及其焊縫和熱影響區中可能析出的金屬間化合物等 二次相種類和形態 ,然后討論它們析出的熱力學 條件 。雙相不銹鋼和焊縫金屬中的二次相1雙相不銹鋼在 300 以上時組織會產生初始奧氏體 、鐵素體以外的二次相 ,從而使其抗蝕性及 其機械性能受到損害 ,這

15、是雙相不銹鋼生產和使用過程中遇到的一個普遍問題 ,文獻 48中對實測點旁所注數字表示相面積份額/ %圖 1 典型雙相不銹鋼及焊縫金屬中相的 TTP 曲線8·30 ·焊管2004 年 9 月(2) 相立方晶的 X 相是富 Mo 的金屬間化合物相 ,它通常在雙相不銹鋼處在 700900 范圍內時生成 。其成分在無 W 的鋼及焊縫中為20 %28 %Cr , 3 . 0 % 5 . 5 %Ni , 9 % 22 %Mo ;在含 0 . 9 % 4 . 3 % W 鋼及焊縫中為 4 % 17 % Mo ,3 %16 %W4 ,10 。這種 相是亞穩態的 ,當 延長熱處理時間它即為相

16、所取代 。(3) R 相 三角晶的金屬間化合物相是雙相 不銹鋼處在 550800 溫度范圍內時析出 ,其成 分為 16 % 30 % Cr , 3 % 5 % Ni , 25 % 40 %Mo 4 ,11。圖 2 某些合金元素影響的雙相不銹鋼二次相 TTP 圖6(4)相在 300550 范圍內引起的鐵素體分解為富 Fe 的 及富 Cr 的造成 475 脆化4 ,6。但也有人認為的形成是一種成核和生1 . 1 二次奧氏體900 以下析出的奧氏體通常稱為二次奧氏 體 ,其析出可理解為鋼或焊縫金屬從高溫初次快 速冷卻時 ,其平衡鐵素體份額較高 ,以后又因焊接 或熱處理再加熱時就會生成比初始高溫奧氏體

17、的N 、Cr 、Mo 含量較低的二次奧氏體 ,其形態取決于形成的位置及機理 。經常在焊縫金屬中可發現帶 有尖銳邊緣型的魏氏 ( Widmanstat ten) 體 ,而在焊 縫金 屬 和 熱 影 響 區 母 材 中 均 可 見 到 的 為 球長過程12 。然而 ,其結果總是使沖擊強度降低 。(5) G 相 在相形成溫度范圍內長期時效 后會觀測到與未滲雜的 Fe - Cr 固溶體經常相互 作用生成的富 Si 的立方晶金屬間化合物相 G ,它 是由于 Mo 、Si 及 Ni 的增加而形成4 ,6 ,它會使沖 擊強度明顯降低 。(6)相 在 22Cr5Ni3Mo 雙相不銹鋼中曾發 現過稱為相的斜方晶

18、金屬間化合物 ,它對性能 的影響不得而知4 ,6 。型4 ,9。不管哪種形式 ,由于其低 N 、Cr 及 Mo 含(7) 相量均對抗點蝕呈有害傾向 。還有文獻 8 指出二次奧氏體的析出會促進富 Cr 而貧 Ni 的相成核 結晶 。1 . 2金屬間化合物相 最常見的金屬間化合物是 相 ,它經常以足夠多的量析出在雙相不銹鋼及焊縫金屬中 。 相 及 R 相也已在許多雙相不銹鋼及焊縫金屬中觀測到 ,但大多析出量都很小 。實際上要確切地分 辨這些相的構成量是很困難的 ,因此通常總是假 定它們都同樣地使性能惡化 ,而以相作為廣義金屬化合物相的代名詞 ,但實質上它們包含以下多種形態 :(1)相正方晶的 相基

19、本上是 Fe - Cr - Mo ,根 據 合 金 含 量 不 同 , 它 在 雙 相 不 銹 鋼 處 于6001 100 范圍內時為熱力學穩定相 。相是 富 Cr 、Mo 、Si 及 W 元素 、貧 Ni 及 M n 元素 。依據 鋼的化學成分及形成溫度 ,雙相不銹鋼及焊縫金 屬所生成相典型成分為 : 29 % 34 %Cr 、3 %5 %Ni 、3 %9 %Mo 及 07 %W4 ,10 。在 25Cr4Ni4Mo 鐵 素 體 不 銹 鋼 中已知相 ( Fe2 Mo ,laves 相) 也已在雙相不銹鋼中觀測到 , 但因 相與 R 相極難區分 , 其認定還有 待研究4 。1 . 3氮化鉻雙

20、相不銹鋼處于 700900 范圍內可發生 六方晶的 Cr2 N 析出 , 其 形 成 是 由 于 帶 飽 和 氮 的鐵素體從高溫快速冷卻 ,在等溫處理及涉及焊接 的有關文獻中也曾介紹過 。這種析出對抗腐蝕及沖擊性能都有不利影響4 ,12 。立方晶的 CrN 也在約 1 100 形成的鐵素體 中發現 ,但對性能影響很小4 。最近探明 CrN 常 以薄膜或微片狀出現在呈棒狀的 Cr2 N 附近13 。相是立方晶的 Fe - Cr - Mo - N 化合物 ,它 已在 22Cr8Ni3Mo 雙 相 不 銹 鋼 焊 縫 金 屬 中 探 測到41 . 4。碳化物雙相不銹鋼含 C 量很低 ( 見表 2)

21、,碳化物起的作用較小 。然而碳化物的析出仍然是可能的 ,何德孚等 :焊縫金屬中的二次相析出及對雙相不銹鋼焊管性能的影響 (上)第 27 卷第 5 期·31 ·在 950 以 下 會 迅 速 析 出 M23 C6 , 而 在 950 1 050 之間則會析出 M7 C3 4 ,值得注意的是碳 化物的析出會促進相之類有害相的形成 ,因為 它為后者提供了成核空間 。1 . 5 其它相含 1 . 5 %3 . 0 %Cu 的雙相不銹鋼在 850 附近會生成面心立方晶富 Cu 的相 ,它會使沖擊 韌性降低而強度增加4 ,6 。率隨退火溫度上升而減緩 ,但延長時效時間以后4 ,7相最終

22、數量是不變的 。也有研究認為帶有較低鐵素體含量比的雙相不銹鋼在緩慢冷卻中將 使金屬間化合物析出更迅速4 ,6 。鐵素體含量及鐵素體成分的明顯變化在焊縫 中是常見的 。已經證明狹窄的條狀鐵素體通常更 富集合金元素而促進金屬間化合物形成 ,在這些 區域析出就會更明顯 。2 . 1 . 2合金元素的影響 合金元素對雙相不銹鋼和焊縫金屬中相等二次相的 T TP 曲線影響如圖 1 圖 2 所示 。總 體上講較高合金元素含量 , 特別是 Cr 、Mo 、W 及 Si 含量提高意味著擴展穩定 析 出 的 時 間 - 溫 度 區域 ,并使其 T TP 曲線鼻子左移 。以下為常用合 金元素對金屬間化合物形成的具

23、體影響4 7 ,14 :2205 型雙相不銹鋼焊縫金屬在 650測到富 Mo 、Cr 及 Si 的晶界薄膜4 ,11 。時觀2金屬間化合物相析出熱動力學雙相不銹鋼及焊縫金屬會在鐵素體晶粒內或鐵素體/ 奧氏體晶界上發生金屬間化合物析出 ,其 基本原因是 1 000 以下鐵素體的不穩定性及溶質在鐵素體中的擴散速度高于奧氏體中 ,因此鐵 素體成分及晶內及晶粒外 ,適合成為成核場所的數目和性質 ,對析出熱動力學及析出溫度范圍有很強的影響 ,此外不同合金元素對析出反應的作 用及材料的熱履歷也是應考慮的因素4 ,14 。2 . 1 鐵素體成分本質上講鐵素體成分取決于鋼或焊縫金屬的 平均成分及其鐵素體含量

24、。熱處理溫度或焊縫金屬冷卻速度及隨后焊縫道次的再加熱也會明顯地 影響鐵素體成分4 ,7 ,11 。2 . 1 . 1 鐵素體成分和元素的分割 ( Partitio ning)對一個給定的平均成分 ,較高的鐵素體含量 形成合金元素含量較低的鐵素體 ,而較低的鐵素體含量則會形成 Cr 、Mo 、Si 這類鐵素體穩定元素 含量較高的鐵素體 。焊縫的快速冷卻 ,特別是單道焊縫給元素分割的時間很少 ,因此其鐵素體和奧氏體的成分更為相近 ,多道次焊縫及較高熱輸 入會給出更多的元素分割時間 。快速冷卻也造成 較高鐵素體含量 ,從而使鐵素體中合金元素含量(1) Cr 和 MoCr 和 Mo 的增加會增大析出速

25、率并使 相析出的溫度區向更高溫度區域 移動 ,特別是 Mo 尤甚 。(2) SiSi 會富集在相中并促進相形成 。 (3) NiNi 含量增加會降低鐵素體比率及最 大相份額 。然而降低鐵素體比率會使鐵素體中 Cr 和 Mo 更富集 ,從而加速相析出 。此外 Ni 也使相穩定區向較高溫度區域移動 。(4) NN 是現代雙相不銹鋼中極為重要的合金元素并已發現它將延緩相之類金屬間化合 物的析出 ,因此用 N 取代一部分 Ni 雖有增加氮 化物析出的危險 ,但可降低相的析出 。(5) WMo 及 W 含量較低的雙相不銹鋼中 ,相是主 要 金 屬 間 化 合 物 , 但 相 也 可 能 存 在 。 Cr

26、 的加入促使相轉變為 相 。另一方面 Mo 和 W 對 相有很強的親和力 ,特別是 W 會在相形成前促進 相的形成 ,因此恰當的 W 含量是 相析出很強的驅動力并促使 相成核 。此外 W 還 會增加相的高溫穩定性 ,從而需要較高的固溶退火溫度才能消除它 ; W 的加入至少在時效初始 階段促成 相呈更細小 、更均勻的分布 ,而 Mo 則促成相呈大塊析出 。但是 W 對焊縫金屬析出是否跟母材完全一樣尚不清楚 ,因為熱履歷 、成分 和元素分布可能對此有明顯影響 。(6) Cu在鐵素體不銹鋼中加入 2 %Cu 會減 緩相析出 ,但在雙相不銹鋼中尚未注意到這一較低4 ,7。同樣 ,較高溫度熱處理會造成鐵

27、素體體積份額增加及合金元素較低的分割 ,因此鐵素體析出 金屬間化合物的敏感性降低 ,但是二次奧氏體生成將上升 ,在某些環境下 ,氮化物析出將增加4 。已有研究表明 : 較高的退火溫度將減緩冷卻過程 中的金屬間化合物相析出 ,更確切地講是成核速·32 ·焊管2004 年 9 月影響 。(7) M n驅動力在較低溫度時是強的 ,而擴散則在溫度高時更快 。因此 ,成核結晶在加熱時迅速開始 ,而溫 度升高后第二階段迅速生長 。冷卻過程對這種析 出條件則不太有利 : 快速生長溫度早在快速成核溫度前就已達到 ; 等溫處理中成核和生長是在同樣溫度下發生的 。2 . 4 相的析出熱動力學如

28、上 所 述 , 取 決 于 鋼 的 成 分 , 相 在 600 1 100 溫度區間內的某一段為穩定相 ,而此時鐵 素體呈熱動力學亞穩態 , 即有分解為奧氏體和 相的趨勢 。所幸的是由于相系包含 32 個原子 的大正方晶晶胞而生長緩慢 。鐵素體/ 奧氏體晶界是通常的成核場所 ,晶界 上的碳化物粒子促進了相的成核 ; 晶界碳化物 消耗完鄰近的含 Cr 鐵素體晶陣中的金屬原子 ,促 使鐵素體向奧氏體相變 ,局部富 Cr 及 Mo 的鐵素 體促進了相的生成 。有報告稱相容易在、 及碳化物等三相交點上成核 ,但也有報告稱相 也會在鐵素體晶粒內或在奧氏體 - 奧氏體晶界上 成核4 。許多報告認為鐵素體會

29、共析分解成聚集體 和二次奧氏體 。二次奧氏體的析出使鄰近鐵素體晶陣富 Cr 及 Mo ,從而促成了相形成 ;相形成又耗盡了鄰近鐵素體晶陣中這些元素而促成更多 二次奧氏體的形成及共析組織的構成形式 。然而 在相生成溫度區域上端也觀測到沒有伴生奧氏M n 的加入使析出速率增加 , M n 含量增加還擴展相析出的溫度范圍 。(8) C C 阻止、 這類低 C 固溶體相的形 成 ,然而碳化物會通過提供成核位置而促進其它金屬間化合物相的形成 。(9) 其它元素 在鐵素體不銹鋼中曾講過 Al 能阻止析出 , Pb 和 Ru 則已發現會促進無鉬雙相 不銹鋼中相的形成 。2 . 2成核結晶(1) 變形的影響

30、變形加工過的材料 ,即熱軋 或冷加工過的材料由于較高的位錯密度提供了成 核結晶場所及更迅速的擴散通道 ,金屬間化合物 相的成核結晶比較容易 。(2) 凝固模式的影響相邊界能否提供成核 場所取決于它們的慣性 ,通常以全部鐵素體模式 凝固的雙相焊縫金屬凝固過程中合金元素偏析很 微小而可略去不計 ,隨后在固態下生成的奧氏體 經常與鐵素體構成一定的定向關系 ,形成低能鐵 素體/ 奧氏體邊界4 。然而在擁有鐵素體 - 奧氏 體混合凝固模式的焊縫金屬中這種定向關系很少 共有 ,高能邊界將會形成 ,明顯的偏析將在這種混 合凝固過程中發生17 ,因此在某些區域鐵素體將 較高合金化 ,成核容易 ,偏析也將更迅速

31、地發生 。 (3) 晶核由不恰當熱處理或不充分固溶熱 處理所形成的金屬間化合物相殘留物 ,會使成核 階段被短路而對析出速率有巨大的影響 ,因此為 防止析出并使所有的金屬間化合物相被固溶 ,固 溶退火在足夠高溫度下執行 。大多數雙相不銹鋼 在 1 100 以上溫度退火都可使金屬間化合物相 固溶 。合金含量較低的可略微降低退火溫度 ,超 級雙相不銹鋼必須用較高的退火溫度 。添加填充 金屬的焊縫因為提高 Ni 含量而使相穩定溫度 向更高溫度區域移動 ,其焊縫金屬應在比相應鋼種更高的溫度固溶處理 。 碳化物或氮化物的存在也促進成核結晶 。2 . 3熱循環的影響 加熱過程比冷卻過程中金屬間化合物相形成得

32、更快 ,冷卻過程推遲了與 T TP 圖相關的連續冷卻溫度 ( CC T) 曲線中的析出 ,其理由是成核結晶體的相4 ,6 ,7。2 . 5 相的析出熱動力學已經觀測到在 700900 區間內立方晶的 相成核比 相還要快 ,當它與奧氏體及鐵素體 局部相匹配時就會促成成核結晶 。然而高溫下長時間暴露后 , 相作為 相晶核而完成分 解 為相 。但也有報告說在 400700 區間內長時間5 7暴露也會有 相析出 。2 . 6 R 相析出熱力學至今對 R 相析出的專門研究甚為稀少 ,有報 告稱它在 600700 長時間暴露后形成 ,但也有 稱在 22Cr9Ni3Mo0 . 15N 雙相不銹鋼焊縫金屬中發

33、現 ,在 800 才觀測到初次析出的 R 相且在延 長暴露后最終轉變為相 ,在超級雙相鋼中 R 相 卻在 800 長時間時效后才觀測到 ,說明對其析何德孚等 :焊縫金屬中的二次相析出及對雙相不銹鋼焊管性能的影響 (上)第 27 卷第 5 期·33 ·出規律認識還很不充分4 。2 . 7 雙相不銹鋼 ( 焊縫熱影響區) 及焊縫金屬的T TP 圖下面分別用 T TP 圖反映合金元素 、固溶處理 溫度及機械變形對各種雙相不銹鋼焊縫熱影區及焊縫金屬析出熱動力的影響 。值得注意的是 ,由 于測量微小析出量時涉及到實驗困難 ,不同研究 者對同一鋼種測定的 T TP 曲線有時略有差異 。

34、(1) 雙相不銹鋼焊縫熱影響區 圖 3圖 6 所 示 各種雙相不銹鋼在不同條件下實測的 T TP曲圖 3 S31803 鋼在熱軋及熱軋退火狀態下形成小于3 %、大于 14 %金屬間化合物相的 TTP 圖4圖 6 29Cr6 Ni2 . 2Mo0 . 8 N 超級雙相合金的析出相曲線線 ,這些曲線表明 :低合金雙相不銹鋼焊縫熱影響區不大可能析出相 ,而高合金的鋼種則有很大 的可能性 ,因為 22Cr 及較低合金鋼種等溫時效幾分鐘以后也觀測 不 到 金 屬 間 化 合 物 相 明 顯 的 析出 ,而 25Cr 級 別 鋼 種 經 約 100 s 時 效 就 產 生 析 出 。如上所述 ,加熱過程比

35、冷卻過程或等溫熱處 理過程析出更為迅速 ,因此從理論上講焊接過程 會比 T TP 或 CC T 曲線預測的析出更為迅速 。但 實測表明對雙相及雙相不銹鋼這種影響非常小或 略去不計 。圖 3圖 8 這些曲線可放心地應用于 焊縫熱影響區的預測4 。圖 4 UNS31803 鋼的相變圖4圖 5 S32750 鋼中觀測到的各種析出相的 TTP 曲線12圖 7 不同成分雙相焊縫金屬推測性 TTP 圖16·34 ·焊管2004 年 9 月(2) 焊縫金屬的 T TP 曲線圖 1 及圖 7圖9 的 T TP 曲線同樣表明高合金化的超級雙相不 銹鋼焊縫金屬中析出將可能很明顯 ,而在 22C

36、r 級 別焊縫中則問題不大 ,因為幾乎所有實測數據均 表明 22Cr 焊縫金屬至少 12 min 以后通常也不會 在 等 溫 時 效 中 觀 測 到 明 顯 的 相 析 出 。而25Cr 鋼則經 3050 s 時效就會產生析出 ,跟相應 鋼種相比較 ,焊縫金屬的 T TP 曲線略趨于向左向上 ,即向時間略短 、溫度略高的區域移動 。值得注 意的是 :這些都是在添加含 Ni 量略高填充金屬條件下測得的 T TP 曲線 。如果不加填充金屬 ,筆者 認為 T TP 曲線的移動將更為微小 。此外 ,除非是單道焊縫 ,否則還應考慮后道焊縫對前道焊縫的 重復熱影響 ,焊縫金屬與母材 T TP 曲線上的時間

37、 數據有時不能作直接比較 。(未完待續)圖 822Cr9 Ni3Mo0 . 15 N 雙相焊縫金屬中R 相及相的 TTP 圖11參考文獻1何德孚 ,曹志 . 我國應重視鐵素體及鐵素體/ 奧氏體雙相不銹鋼管材的開發. 鋼管 ,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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42、8 Mo0 . 25NWCuN :25 . 6Cr9 . 2Ni3 . 6 Mo0 . 9 W0 . 6Cu0 . 23N WN :25 . 7Cr9 . 6Ni3 . 1 Mo2 . 3 W0 . 6Cn0 . 24N冷卻速度 : A :720°/ 分 ,B :360°/ 分C :180°/ 分°,D :90/ 分 , E :45°/ 分圖 9 超級雙相焊縫金屬的性能曲線121314何德孚等 :焊縫金屬中的二次相析出及對雙相不銹鋼焊管性能的影響 (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 . 不銹鋼焊管焊縫中心線凹陷凝固裂縫感性研究 J . 焊管 ,2003 ,26 (1) :1524第一作者何德孚 ,現任久立焊管技術研究所所長 , 曾任上海交通大學焊接教研室主任 、教 授 、博士生導師 ,上海焊接技術研究所所長 。曾在焊管等國內外期刊發表論文 60 余篇 。通訊地址 :15上海田 林 14 村 45 號 1101話 :021 - 640844

45、91郵 編 : 200233電1617(收稿日期 :2003 - 05 - 06)編輯 黃蔚莉歡迎訂閱管道技術與設備雜志信息量大 適用范圍廣 實用性強郵發代號 :8 145 國內統一刊號 : CN21 1312/ T H 國際標準刊號 : ISSN1004 9614單價 :3 . 8 元/ 冊全年價 :22 . 8 元管道技術與設備雜志經國家科委 、新聞出版署批準的 ,國內外公開發行的國家級優秀科技期刊 。本刊是國家科技論文統計用刊 ,中國學術期刊綜合評價數據庫來源期刊 , 中國學術期刊 (光盤版) 、中國期刊全文數據庫、中國石油 文摘數據庫等多家著名數據庫收錄期刊 。管道技術與設備雜志面向原

46、油 、成品油 、天然氣 、化工 、熱力管網 、煤氣 、城市給水管網 、煤漿 、礦漿 、冶金等與管道 輸送有關的行業 。刊載內容為應用于管道系統的新技術 、新工藝 、新產品 、新經驗及發展動態 ,設置了設計與研究 、管件與 設備 、施工與焊接 、腐蝕與防護 、控制與測量 、清洗技術 、經驗與交流 、國外管道技術 、市場動態信息等欄目 ,富于創新性 、實用性 ,特別適合于在科研單位 、大專院校和施工單位從事管道系統設計 、施工 、控制及維護的技術人員以及從事管道輸送工藝研究的技術人員 。管道技術與設備雜志國內外發行 ,大 16 開本 ,雙月 25 日出版 。全國各地郵局均可訂閱 。管道技術與設備雜

47、志竭誠為您推廣新技術 、新材料 、新產品 ,提高產品知名度 ,擴大企業的影響 。為您提供優質服 務 ,幫您開拓市場 。熱忱歡迎您刊登廣告 。通訊地址 :沈陽市大東區北海街 242 號編輯部電話 :024 - 88718630廣告部電話 :024 - 88524579 88718436郵編 :110043傳真 :024 - 88524579稿件 E2mail :info i2s. co m. cn廣告 E2mail :ad i2s. co m. cn歡迎登陸 http :/ www. pipel inenet . com 瀏覽更詳細內容歡迎訂閱 2005 年金屬制品期刊中國期刊方陣“雙百期”全國

48、冶金系統優秀科技期刊全國優秀科技期刊河南省優秀科技期刊金屬制品是鄭州金屬制品研究院主辦 ,全國金屬制品行業唯一國內外公開發行的專業科技期刊 ,重點報道鋼絲 、鋼繩 、鋼纖維 、焊絲 、鐵釘 、鋼絲網等產品的生產技術 、工藝裝備 、科研成果 、實踐經驗及國內外經濟技術動態 ,設有生產工藝 技術研究 、產品開發 、設備研制與使用等欄目 ,以其較強的權威性 、導向性 、實用性 ,成為金屬制品及相關行業技術進步 、創新發展不可多得的資源 ,備受廣大讀者的青睞 。金屬制品還可為企業及設備等相關企業發布廣告 ,其影響范圍廣 ,宣傳力度大 ,已被眾多廣告刊戶近年來所獲得 良好的社會 、經濟效益所證實 。在本

49、刊彰顯企業風采 ,展示企業實力是您最佳的選擇 。雙月刊 ,1972 年創刊 ,國際標準 連續出版物號 : ISSN1002 4226 國內統一刊號 : CN41 1145/ T G本刊為大 16 開 64 版 ,雙月底出版 ,全年訂價 (含郵費 40 元) ,自辦發行 。地址 :河南省鄭州市中原西路 142 號 郵編 :450007電話 :0371 - 7611142 7634401 傳真 :0371 - 7634374 E2mail :jszp bjb 125 . co m單位 :鄭州金屬制品研究院銀行 :建行桐柏路支行 賬號 :4 匯入地 :河南省鄭州市第 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