雙相不銹鋼具有良好的焊接性，它不像鐵素體不銹鋼焊縫熱影響區由于晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅減低，也不像奧氏體不銹鋼對熱裂紋很敏感，選用合適的焊接工藝一般不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。但雙相不銹鋼中畢竟有較高的鐵素體，焊接工藝選擇不當，可能會出現下列問題：

   1. 當在300～500℃停留時間較長時，會發生“475℃脆性”；在600～900℃溫度停留時間長時，還會出現σ相脆性和高溫晶粒長大脆性，這些都會降低焊接接頭耐蝕性。

   2. 當拘束度較大時，還存在氫致裂紋的危險。

   3. 要求較少相至少在30％以上，因為相比例的不平衡會引起熱影響區腐蝕與脆化。

一、焊接工藝評定試驗

  1. 焊接方法的選擇 

      結合產品換熱管較薄和管板焊接的特點，選用WZM1-315C 管板自動焊機進行自動脈沖鎢極氬弧焊。通過脈沖電流、脈沖時間和基值電流、基值時間的調節，能夠調節出較小的熱輸入，可防止焊接接頭過熱造成晶粒粗大和脆化。另外，高頻電弧具有很強的穿透力，能增加焊縫熔深，其振蕩作用有利于晶粒細化、消除氣孔，能得到優良的焊接接頭。

  2. 焊接材料的選擇 

      SAF2205 雙相不銹鋼焊接時，焊接材料的化學成分通常與母材略有不同，焊材中的Ni含量要高于母材，以促進鐵素體向奧氏體的轉變，并能穩定焊縫中的奧氏體。根據換熱管和管板結構特點，選擇φ0.8mm的ER2209焊絲，母材和焊材的化學成分比較見表4-45。

  3. 焊前準備

      按照NB／T4701-2011《承壓設備焊接工藝評定》附錄D要求，換熱管管頭要伸出管板組5mm。換熱管材料為SAF2205，規格為φ32mmx2.5mm；管板材料為Q345R，采用堆焊而成，過渡層采用E309L-16焊條，耐蝕層采用E2209-16焊條，堆焊層厚度為10mm，堆焊層化學成分見表4-45。焊前在對換熱管的被焊管端進行清理，清除毛刺、油污物，用不銹鋼絲刷將待焊部位的表面及附近清理干凈，直至露出不銹鋼光澤，然后用丙酮液清洗。

  4. 焊接

      焊接時先進行定位焊，不能直接在根部定位焊定位，需采用同材質的小定位塊定位裝配，焊縫長度約3~5mm。定位塊定位好后，用貼紙密封坡口，背面充氬氣保護。采用直流正接電源，用φ0.8mm的 ER2209焊絲，φ2.5～φ0.8mm的鈰鎢極，氬氣（體積分數）99.99％，氣體流量8～10L／min，噴嘴直徑為12mm，焊接2層，第2道焊縫的引弧點應避開第1道的引弧和熄弧點，焊接順序和方位如圖4-19所示，道間溫度控制在150℃以下。具體焊接參數見表4-46。

  5. 焊接工藝要點 

      雙相不銹鋼焊接時，除了嚴格控制焊接參數外，還需嚴格遵照下列注意事項和技術措施，才能保證良好的焊接質量。

      a. 清理

        采用機械或化學方法，對焊接坡口及兩側的氧化皮、油脂、灰塵、水和污染物等進行徹底清理，以減少焊縫中的H含量，防止氫致裂紋；清理工具如鋼絲刷、敲渣錘等須由不銹鋼制成，打磨用砂輪也必須為專用于不銹鋼的砂輪；焊接完成后，立即使用專用的不銹鋼絲刷趁熱擦刷焊縫表面，消除焊縫表面的氧化色，以防止焊接接頭耐蝕性下降。

      b. 引弧和熄弧

        嚴禁在管板上引弧。熄弧時，弧坑要填滿，過渡要平滑，不應有明顯凸棱和凹陷。

      c. 氣體保護

        采用大直徑噴嘴，加大保護氣體流量，提高氣體保護效果。

      d. 防變形措施

       為防止管板變形，焊接時應從中心向四周以對稱放射狀向外焊接。

二、焊接試板檢驗

  換熱管管板焊接試板檢查，首先需外觀檢查焊縫表面是否平整光滑、波紋細密以及有無肉眼可見焊接缺陷。

  1. 滲透檢測 

      按照JB/T 4730-2005對換熱管管板10個焊接接頭進行100％檢測（PT），沒有發現氣孔和裂紋等缺陷，檢驗合格。

  2. 宏觀金相檢查 

      按照NB/T 47014-2011取呈對角線位置的2個管接頭切開，兩切口互相垂直。切口一側面通過換熱管中心線，對兩接頭中4個剖面的8個觀察面進行檢查（其中包括1個取自收弧處）。將宏觀金相試樣的檢查面磨光，使焊縫區與熱影響區界限清晰，采用10倍放大鏡進行檢驗，焊縫根部焊透，沒有裂紋、未熔合。然后測定8個金相檢查面上每個角焊縫的厚度為2.0～2.2mm，大于合格值1.7mm，宏觀檢驗合格。

  3. 金相組織檢驗 

      對換熱管、管板堆焊層和焊縫進行了金相檢驗，金相鐵素組織用網絡交點技術法對鐵素體測定，管材鐵素體約占50％；管板堆焊層中鐵素體含量約為35％；焊縫中鐵素體含量約為40％，滿足技術要求的30％～61％。沒有出現脆硬組織，且得到了細小均勻的兩相混合組織。試件分兩層焊接，一次焊接熱影響區經受兩次焊接熱循環，不僅促進了奧氏體相的進一步轉變，還細化了晶粒。

  4. 顯微硬度試驗 

      從剩余的管頭上取試樣進行顯微硬度試驗，采用HVS-50型數顯維氏硬度計測量接頭的顯微硬度，測量時從換熱管側、焊縫金屬到管板側依次進行測量，測定結果：硬度HV為247.2、258.1和276.8，無淬硬傾向，滿足技術要求。

三、產品焊接

  經過對SAF2205 雙相不銹鋼換熱管管板焊接工藝評定試分析，確定焊接工藝的正確性，為管板焊接提供了有力保障，將此焊接工藝運用在實際產品換熱器管板的焊接生產，焊后經0.2MPa壓縮空氣試漏、100％PT檢測（I級），全部合格。

  焊接換熱器管板時，焊接操作要注意：

  1. 要控制好焊槍傾角和送絲角度，機頭需水平放置在鎢極的稍前下方，一般焊槍鎢極對準坡口的外邊緣1/3處，送絲貼著管壁與坡口的根部為最佳角度。

  2. 控制好開關。焊接過程中根據情況不斷調節電弧長度，防止出現未熔合、鎢極打管板等情況。

管束裝置（主要是換熱器管板焊接件）經過3個月的使用，運行穩定，滿足使用要求。說明選用自動脈沖鎢極氬弧焊的焊接工藝和確定的操作要點是合理的，保證了焊縫金屬獲得較理想的相比例，防止焊縫脆性和裂紋的產生。