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摘要：SA240 S32205双相不锈钢是美国机械工程师协会ASME标准下的新型不锈钢材料，相较于普通奥氏体不锈钢存在较多的铁素体相，金属钼和氮的含量也有所提高。国内对双相钢薄板的焊接经验较少，本文通过在工程实践中的分析，选择合适的焊接材料和焊接工艺，得到成形较好的焊缝，满足工程使用要求。
关键词：双相不锈钢;焊接;热输入
1前言
吸取日本福岛事件的经验教训，考虑在严重事故工况下，系统应对放射性物质具有一定的滞留能力，防止放射性物质的扩散和非受控释放，并考虑事故后系统仍有一定的处理能力。对废液箱储存罐房间进行改造，采用4mm厚双相不锈钢板（SA240 S32205）以粘结的方式，将房间设置成钢覆面，使厂房增强对废液储罐破损后滞留液体的能力。
2 焊接分析
双相不锈钢，其组织以奥氏体和铁素体为基体，铁素体相与奥氏体相约占各一半，兼有铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢的优点。既有较高的强度和耐氯化物应力腐蚀能力，又有优良的韧性和焊接性能。SA240 S32205型号双相不锈钢成分见下表1。
由于房间进出口空间限制，每块双相不锈钢的规格受到较大限制，房间内焊缝非常密集且数量较多。最长的焊缝跨度达到12米，双相不锈钢的厚度仅为4mm，由于焊接过程中存在不规则的线性膨胀，导致焊接接头的形变较大且难以控制。又由于双相不锈钢的热导率和比热容较小，散热较慢，对于焊接接头的惰性保护特别重要，尤其针对热影响区可能产生的结构性缺陷须特别重视。
3 焊接工艺措施
针对现场的实施环境和现有条件，兼顾工作效率，拟采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊。
3.1 正确选用焊接材料。SA240 S32205双相钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属，为了保证焊接接头的使用性能，焊缝金属的成分应力求接近于双相钢的成分。钨极氩弧焊选用型号ER2209焊丝，焊条电弧焊选用型号E2209-16焊条，焊丝与焊条成分见下表2。
3.2 预热温度和层间温度。焊前预热和层间温度的控制对减少裂纹的形成有一定影响。预热温度过高，会导致焊缝的冷却速度变慢，有可能引起焊接接头晶粒边界碳化物的析出和形成铁素体组织，大大降低接头的冲击韧性。预热温度过低，则起不到预热的作用，无法防止裂纹等缺陷。SA240 S32205双相钢初始温度与层间温度应保持在10-150摄氏度之间。
3.3 严格控制焊接热输入效率。焊接热输入过大，焊缝处较容易获得粗大的晶粒，产生脆化和裂纹，热影响区由于缺乏惰性保护，与外界的活性元素发生反应，易产生不确定的结构性缺陷。所以采用较小的热输入，较小的焊接电流，较快的焊接速度;采用短弧焊接，摆动幅度尽可能小，减小熔合区与热影响区的体积;焊后进行缓慢冷却。焊接工艺参数见下表3与表4。
3.4 注意事项
⑴ 焊接缺陷的产生与焊件、焊丝表面清洁度有很大的关系，焊接过程中水分、油脂、油、氧化物及其他杂质会严重影响焊接接头的质量。因此，坡口表面及其周围20mm范围内的区域在焊接前要用丙酮清洗干净，焊丝及钨极在使用前也要用丙酮清洗干净，以防止氢致裂纹的产生。⑵ 氩气纯度不应低于99.95%，焊接时应采用比焊缝更宽的陶瓷喷嘴，弧长尽量短，以充分保护焊缝金属。⑶ 进行多层焊时，层间接头应错开，每道焊缝焊完后，必须将表面的焊渣清理干净，并经质量检验合格后方可进行下一焊道的焊接，以免产生夹渣缺陷。⑷ 熄弧時采用回弧法，降低熔池温度，避免焊条熄弧时产生裂纹。⑸ 由于现场焊缝较长且非常密集，应采用分段焊接与对称焊接，并注意相邻焊缝冷却后再进行下一道焊缝的焊接。
4 焊缝检验
采用焊条电弧焊得到的焊缝见下图1，采用手工氩弧焊得到的焊缝见下图2。
通过图1和图2可以清晰地发现焊缝成形良好，表面无裂纹和气孔等缺陷，焊条电弧焊焊缝两侧热影响区域氧化非常严重，氩弧焊焊缝两侧热影响区域氧化程度较轻。
对焊条电弧焊焊缝进行取样，横向拉伸试验合格，弯曲试验合格，晶间腐蚀合格，铁素体含量为46%，见图3，符合要求。
对钨极氩弧焊焊缝进行取样，横向拉伸试验合格，弯曲试验合格，晶间腐蚀合格，铁素体含量为40%，见图4，符合要求。
5 结语
综上，双相不锈钢薄板焊接对于焊接接头的保护非常重要，现场为得到成型较好的焊缝，采用钨极氩弧焊方法焊接，焊丝选用ER2209，选用合适的焊接电流、焊接速度以及层间温度，较小的热输入，选用喷口直径10mm以上的陶瓷喷嘴，就能获得良好的焊接效果，满足焊接结构的使用要求。
参考文献：
[1]WLS流出液暂存箱房间设置钢覆面，三门核电有限公司，文件号1-WLS-GEE-15001.
（作者单位：三门核电有限公司）
关键词：双相不锈钢;焊接;热输入
1前言
吸取日本福岛事件的经验教训，考虑在严重事故工况下，系统应对放射性物质具有一定的滞留能力，防止放射性物质的扩散和非受控释放，并考虑事故后系统仍有一定的处理能力。对废液箱储存罐房间进行改造，采用4mm厚双相不锈钢板（SA240 S32205）以粘结的方式，将房间设置成钢覆面，使厂房增强对废液储罐破损后滞留液体的能力。
2 焊接分析
双相不锈钢，其组织以奥氏体和铁素体为基体，铁素体相与奥氏体相约占各一半，兼有铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢的优点。既有较高的强度和耐氯化物应力腐蚀能力，又有优良的韧性和焊接性能。SA240 S32205型号双相不锈钢成分见下表1。
由于房间进出口空间限制，每块双相不锈钢的规格受到较大限制，房间内焊缝非常密集且数量较多。最长的焊缝跨度达到12米，双相不锈钢的厚度仅为4mm，由于焊接过程中存在不规则的线性膨胀，导致焊接接头的形变较大且难以控制。又由于双相不锈钢的热导率和比热容较小，散热较慢，对于焊接接头的惰性保护特别重要，尤其针对热影响区可能产生的结构性缺陷须特别重视。
3 焊接工艺措施
针对现场的实施环境和现有条件，兼顾工作效率，拟采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊。
3.1 正确选用焊接材料。SA240 S32205双相钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属，为了保证焊接接头的使用性能，焊缝金属的成分应力求接近于双相钢的成分。钨极氩弧焊选用型号ER2209焊丝，焊条电弧焊选用型号E2209-16焊条，焊丝与焊条成分见下表2。
3.2 预热温度和层间温度。焊前预热和层间温度的控制对减少裂纹的形成有一定影响。预热温度过高，会导致焊缝的冷却速度变慢，有可能引起焊接接头晶粒边界碳化物的析出和形成铁素体组织，大大降低接头的冲击韧性。预热温度过低，则起不到预热的作用，无法防止裂纹等缺陷。SA240 S32205双相钢初始温度与层间温度应保持在10-150摄氏度之间。
3.3 严格控制焊接热输入效率。焊接热输入过大，焊缝处较容易获得粗大的晶粒，产生脆化和裂纹，热影响区由于缺乏惰性保护，与外界的活性元素发生反应，易产生不确定的结构性缺陷。所以采用较小的热输入，较小的焊接电流，较快的焊接速度;采用短弧焊接，摆动幅度尽可能小，减小熔合区与热影响区的体积;焊后进行缓慢冷却。焊接工艺参数见下表3与表4。
3.4 注意事项
⑴ 焊接缺陷的产生与焊件、焊丝表面清洁度有很大的关系，焊接过程中水分、油脂、油、氧化物及其他杂质会严重影响焊接接头的质量。因此，坡口表面及其周围20mm范围内的区域在焊接前要用丙酮清洗干净，焊丝及钨极在使用前也要用丙酮清洗干净，以防止氢致裂纹的产生。⑵ 氩气纯度不应低于99.95%，焊接时应采用比焊缝更宽的陶瓷喷嘴，弧长尽量短，以充分保护焊缝金属。⑶ 进行多层焊时，层间接头应错开，每道焊缝焊完后，必须将表面的焊渣清理干净，并经质量检验合格后方可进行下一焊道的焊接，以免产生夹渣缺陷。⑷ 熄弧時采用回弧法，降低熔池温度，避免焊条熄弧时产生裂纹。⑸ 由于现场焊缝较长且非常密集，应采用分段焊接与对称焊接，并注意相邻焊缝冷却后再进行下一道焊缝的焊接。
4 焊缝检验
采用焊条电弧焊得到的焊缝见下图1，采用手工氩弧焊得到的焊缝见下图2。
通过图1和图2可以清晰地发现焊缝成形良好，表面无裂纹和气孔等缺陷，焊条电弧焊焊缝两侧热影响区域氧化非常严重，氩弧焊焊缝两侧热影响区域氧化程度较轻。
对焊条电弧焊焊缝进行取样，横向拉伸试验合格，弯曲试验合格，晶间腐蚀合格，铁素体含量为46%，见图3，符合要求。
对钨极氩弧焊焊缝进行取样，横向拉伸试验合格，弯曲试验合格，晶间腐蚀合格，铁素体含量为40%，见图4，符合要求。
5 结语
综上，双相不锈钢薄板焊接对于焊接接头的保护非常重要，现场为得到成型较好的焊缝，采用钨极氩弧焊方法焊接，焊丝选用ER2209，选用合适的焊接电流、焊接速度以及层间温度，较小的热输入，选用喷口直径10mm以上的陶瓷喷嘴，就能获得良好的焊接效果，满足焊接结构的使用要求。
参考文献：
[1]WLS流出液暂存箱房间设置钢覆面，三门核电有限公司，文件号1-WLS-GEE-15001.
（作者单位：三门核电有限公司）