不同保护气体下的超级双相不锈钢焊接工艺研究

李海龙

摘要：超级双相不锈钢本身就具有一定的良好的焊接性能，并且在与其他成分和类型的不锈钢相比较也具有较强的耐腐蚀性和更高的强度，但超级双相不锈钢在焊接过程中所产生的性能中的耐腐蚀性和强度同时也取决于在焊接中接触到的气体的特性，本文将重点探讨不同气体影响下的焊接过程对于超级双相不锈钢特性的影响效果分析，并且将不同气体混合而成的混合气体也当成影响焊接性能的一个重要影响因素，以此来发现能够增强不锈钢性能的最佳保护气体。

关键词：双相不锈钢；焊接；保护气体

引言：

在进行超级双相不锈钢焊接过程中不同保护气体形成的影响研究分析之前需要首先明确超级双相不锈钢本身具有的性能特点以及与其他不锈钢相比较而言的特殊的性能，以及超级双相不锈钢使用过程中展现出来的优点应用在具体领域中的体现，超级双相不锈钢的应用领域实际上是十分广泛且深刻的，因此也展现着具有研究价值和发展前景的不锈钢研究领域，而本文所研究的不同保护气体对于超级双相不锈钢的影响也是从侧面来扩展双相不锈钢的应用范围。

一、超级双相不锈钢本身具有的特性优势以及应用范围

（一）超级双相不锈钢本身具有的特性优势

在进行超级双相不锈钢特性分析之前需要明确存在的其他类型的不锈钢类型，目前较为常见的不锈钢类型包括含有铁元素的铁素体不锈钢，在特性方面也存在一定的优势和价值，但在焊接热影响区方面会存在相对的劣势以及应用范围不够广泛的情况，而双相不锈钢由于其含有的化学元素与铁素体不锈钢的区别而呈现出在这方面的存在优势，表现在具有更加广阔的焊接热影响区以此来增强双相不锈钢焊接过程的效率和范围。值得注意的一点是，除了本身具有的化学元素的构成使得双相不锈钢能够有效缓解范围不够广泛等缺点以外，双相不锈钢的优势还体现在与奥氏体不锈钢相比较而言的塑韧性的强度较高，主要原因在于双相不锈钢的焊接性能中的晶粒始终保持良好的状态而不会像奥氏体不锈钢一样出现晶粒严重粗化的状况[1]。

（二）超级双相不锈钢的广泛的应用范围和研究的价值

超级双相不锈钢由于其特有的性能和相比较而言的优势而成为工业发展中较为重要的材料，其应用的场景不仅包括了建筑行业中的材料使用，更由于其制作的流程化和程序化而形成较大的生产规模，因此在工业领域中的石油化工产业盛产中也成为了设备管理中的重要材料，以及包括输油管道和输气管道以及造纸等机械工业领域中，所依赖的便是双相不锈钢材料与其他气体反应过程中呈现的稳定性和不易被影响的特性[2]。

二、对超级双相不锈钢焊接性能造成影响的保护气体介绍

（一）不同保护气体中含氮量的不同程度的影响分析

在进行保护气体的分类介绍过程中可以明确的是，一般情况下的双相不锈钢是综合了铁素体不锈钢的焊接性能优势以及奥氏体不锈钢的相对的焊接优点后结合而成的不锈钢便称作双相不锈钢，而超级双相不锈钢则指的是在添加一定的保护气体后所形成的性能更加良好的状态的不锈钢体，在比例运作方面来分析双相不锈钢的构成部分可以看出最为合理的比例是铁素体与奥氏体各占一半，并且在进行加热的过程中也应该保证奥氏体占据的比例不低于40%的比例，这样的比例特点是为了结合奥氏体独有的性能来增强双相不锈钢在使用中的耐腐蚀性[3]。同时在加强双相不锈钢焊接强度的程度上还应该增加不锈钢内的含氮量来形成更加有效的强度，实验证明在增加了部分比例的含氮量后会从一定程度上增加双相不锈钢焊接中的接头的韧性，但同时也应该减少一定的比例其他元素来保证焊接过程中各种元素的平衡程度，因此这部分中所涉及到的气体和化学元素还包括有铬元素和氮元素组成的Cr2N。

（二）保护气体中的惰性气体的选择对双相不锈钢性能造成的影响分析

为了保护双相不锈钢在焊接过程中接头的强度以及钨丝的稳定性和安全性便需要一定的量的惰性气体来进行焊接过程的气体保护。在以往的研究中可以明确认识到能够进行焊接接头保护气体一般情况下会包括有氩气在内的稀有气体选择，而以往的实验也证明了氩气能够在一定程度上保护到焊接过程中不锈钢的焊接接头，因此在本文中主要分析氩气体的影响过程以及产生的具体影响效果。氩气体的选择主要目的是在进行焊接的过程中隔离开氧气的影响而形成一个相对稳定的保护层，所利用的原理在于惰性气体与空气中其他气体的反应能力会使得这个部分与空气隔离，也能够从某种程度上保护到焊接热影响区的范围[4]。在进行保护气体选择过程中一般会首先考虑到惰性氣体用来隔离空气的功能，并且在普通的不锈钢焊接中会使用纯氩气体的保护来构成焊接的整体过程，并且在使用氩气体的同时还会减少化学元素适应过程中的消耗程度，由于惰性气体中氩气体会产生比空气密度更大的状况而形成较为严密的保护层，因此产生的效果相较于其他气体而言更加高效。具体使用方式也较为容易和简单，在实际的焊接进行中将部分氩气体通入焊接范围区内便可以对焊接的弧度和整体焊接范围形成一定的保护。另外氩气体的优势还体现在高温环境下也不会与其他气体以及金属材料中的化学元素形成化学反应而破坏保护层稳定性的影响，不溶于液态和不传导热气而形成热度保护的性能也使得这一气体成为了焊接过程中用来制作保护层的必要气体。

（三）综合分析含氮量与氩气体的影响而形成的元素组合比例

在对惰性气体中的氩气体进行分析过程中可以发现很多特有的优势和气体元素的不可替代性，但在超级双相不锈钢进行焊接过程中需要考虑到其与其他普通不锈钢存在的差异，即在焊接接头的耐腐蚀性和强度以及焊接热范围区域的程度等，因此不仅需要一定量的氩气体来保护焊接热传导以及保护层形成的稳定性和强度，也需要合理的含氮量来形成较强的耐腐蚀性，因此在比例方面综合研究领域内学者研究成果可以形成75%氩气体和25%含氮量比例来组成焊接过程的保护气体。

三、结束语

超级双相不锈钢焊接过程中的工艺技术选择包含了对不同保护气体的性能认知和比例把控，也需要明确双相不锈钢本身存在的优势和应用范围来确定在焊接过程中需要额外注重的内容，体现在最终获得的混合保护气体的比例构成。

参考文献

[1]汪永强，毕晓玲，刘秀英等.不同保护气体下双相不锈钢焊接接头属性研究[J].机电信息，2016，（3）：75，77.

[2]杜东方，肖峰，孙学杰等.氮气对SAF2507双相不锈钢GTAW焊接接头组织与性能影响[J].电焊机，2015，45（10）：145-149.

[3]代维，罗腾奘，王帆等.不同焊接工艺双相不锈钢焊接接头的组织和力学性能[J].金属热处理，2018，43（5）：175-180.

[4]常静，梁艳，罗磊等.S31803双相不锈钢焊接接头组织及耐蚀性能研究[J].电焊机，2018，48（4）：69-72.

（作者单位：江苏深绿新能源科技有限公司）