不锈钢法兰不合理的焊接热输入：

　　关于不锈钢法兰焊接热输入的传统观点是, 在焊接含铬量22%的双相不锈钢法兰时,热输入应限制在0.5～2.5kJ/mm,在焊接含铬量25%的超级双相不锈钢对了时,热输入应限制在0.5～1.5kJ/mm。当采用更低(这里指<0.5kJ/mm,热输入小,热量小,冷速快!)的热输入时,即使对含高氮的双相钢,在非常快的冷却速度下奥氏体的形成也不充分。当采用更高(这里指>1.5kJ/mm,热输入大,热量大,冷速慢!)的热输入时,在慢的冷却条件下,在铁素体内有金属间化合物析出的趋势。25%Cr超级双相不锈钢与22%Cr双相不锈钢相比,25%Cr超级双相不锈钢对了的趋势更加明显。

　　Karlsson等人指出,在含氮量较高的,含22%Cr双相不锈钢,如UNS S32205的焊接过程中形成析出物的趋势相当低,在不锈钢法兰焊接过程中,只要遵守上述焊接热输入限制就没有风险。但是,他还进一步指出,当焊接25%Cr的超级双相不锈钢对了时,即使将焊接热输入限制在0.5～1.5kJ/mm,也不能保证多道焊缝没有析出物。在这些高合金钢中,焊缝的多次加热循环会导致氮化铬、二次奥氏体和包括σ相在内的各种金属间化合物的析出。表3列出了基本金属和焊条的成分范围。

　　请注意,除了按照惯例促使在焊后状态形成奥氏体,填充金属的镍含量高外,填充金属中还添加了少量铜和钨,为了使其与基本金属相匹配。许多填充金属制造厂家推荐填充金属/基本金属的组合材料。工艺评定测试用的板厚为9.5mm。接头坡口形式是单面V型坡口,坡口角度为60度,根部间隙为1.5mm,钝边为3mm。最初的工艺评定测试使用的是3.2mm的电焊条。在V型坡口中进行焊接十次后,对根部进行清根,使其露出完好的金属,然后再焊两个道次完成焊接。所有焊道的平均焊接热输入为0.7kJ/mm。在-40℃从焊缝金属和热影响区切取了小尺寸(8mm厚的)夏比V型缺口试样并进行了测试。冲击试验要求是27J,热影响区远远超过了该要求。但是在对焊缝金属进行初次实验和重复试验时,三个夏比V型缺口试样中的两个试样没有达到27J。

　　为了找出焊缝金属冲击试验结果不高的原因,利用扫描电子显微镜检测了工艺评定测试用的焊缝试样。仅在铁素体内就有大量的有角析出物。但是没有准确确定到底是什么析出物。我们的结论是析出物是在对测试试样进行十二道次的焊接时反复重复加热产生的。

　　因此,使用相同的接头设计和电焊条,又进行了一次新的工艺评定测试。在新的工艺测试中,为了使不锈钢法兰焊接热输入在1.2～1.3 kJ/mm之间,降低了焊接速度,焊接是通过在上部进行四个道次的焊接,在清根后进行一个道次的焊接完成的。在温度为-40℃时,大小相同的小尺寸夏比V型缺口冲击试样完全超过了27J的要求。显微组织内也没有各种析出物。

　　管道内的根部焊道有呈现出不当热输入特殊情况的可能。在培训碳钢管道的焊接人员时,要求他们在进行根部焊道的焊接时要采用相当快的速度进行焊接,通常,在向下立焊时,使用纤维素电焊条,然后,采用“热焊道”的高热输入,防止碳钢产生氢致裂纹。但是,在热输入较高的“热焊道”后,进行低热输入的根部焊道的焊接会使根部焊道过热,造成超级双相不锈钢对了的根部焊道内金属间化合物的析出。

　　因为在使用过程中,根部焊道表面通常与腐蚀介质接触,这种情况非常危险。虽然金属间化合物有损于韧性,但是,埋在焊接接头内的金属间化合物远离暴露面,其危害程度要低于根部焊道内的金属间化合物,原因是埋在焊接接头内的金属间化合物一般不与腐蚀介质接触,而根部焊道内的金属间化合物与腐蚀介质接触。在焊接双相不锈钢法兰,特别是超级双相不锈钢法兰管道时的规范操作是根部焊道的热输入要大于最初的填充焊道。厚度为6mm左右的根部焊道使用效果相当好。