2507超級雙相不銹鋼的組織、性能及其焊接工藝

雙相不銹鋼已成為一種重要的工程材料，廣泛應用于石油化工、海上及海岸設施、油田設備、造紙、造船環境保護等領域。2507雙相不銹鋼是在第二代雙相不銹鋼2205基礎上發展起來的，目前有SAF2507、UR52N+、Zeron100、S32750、00Cr25Ni7Mo4N等牌號，2507組織由奧氏體和鐵素體構成，兼有奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼的雙重特征，具有比奧氏體不銹鋼更低的熱膨脹系數和更高的熱導率，它的孔蝕系數（PREN）大于40，具有很高的耐孔蝕、耐間隙腐蝕、耐氯化物應力腐蝕開裂性能，同時具有高強度、高抗疲勞強度、低溫高韌性等，是一種應用廣泛的雙相不銹鋼。近年來，隨著雙相不銹鋼應用領域不斷擴大，對焊接技術的需求增加，加速了焊接技術的發展。因此，總結和探討國內外對2507不銹鋼焊接性的研究成果，對于2507雙相不銹鋼的應用具有重要的工程實用意義。

2507雙相不銹鋼化學成分中很低的C含量可改善該鋼焊接性和降低熱處理期間碳化物在晶界的析出傾向，增加晶間耐腐蝕性能，高鉻、高鉬和較高的氮含量，可以提高耐腐蝕能力，使其有很好的抗甲酸、醋酸、氮化物等均勻腐蝕、耐孔蝕、抗應力腐蝕能力。氮作為合金元素加入不銹鋼中，可提高奧氏體穩定性、平衡雙相鋼中相的比例，在不影響鋼的塑性和韌性的前提下提高鋼的強度，可部分替代不銹鋼中的Ni，降低成本，N在雙相不銹鋼中具有延緩金屬間化合物彌散析出和穩定奧氏體的作用。

2507雙相不銹鋼組織由鐵素體和奧氏體組成，奧氏體分布在鐵素體基體上呈條狀分布，較高倍數下觀察奧氏體和鐵素體界面并不光滑，呈鋸齒狀，說明通過軋制后冷卻過程中，奧氏體形成是在鐵素體界面處形核并長大。雙相不銹鋼組織中奧氏體的存在能夠降低高鉻鐵素體的脆性和晶粒長大傾向，提高了焊接性和韌性，富鉻鐵素體則可提高不銹鋼中奧氏體的屈服強度、抗晶間腐蝕和應力腐蝕能力，即鐵素體雙相組織具有高強度、高韌性的同時，還保持有高的抗應力開裂、抗點蝕、抗縫隙腐蝕的能力，尤其是氯化物、硫化物中具有高的抗應力腐蝕開裂的能力，因此，可有效地解決長期以來困擾奧氏體不銹鋼因局部腐蝕所致的失效問題。

2507雙相不銹鋼焊接方法適用性較廣，可以采用多種方法焊接，焊接熱輸入和冷卻速率影響鐵素體和奧氏體的相平衡和焊接接頭的性能，為保證焊縫組織中具有合適的相比例和良好的力學性能及其腐蝕性能，焊接時應避免過小或者過大的熱輸入，控制在5～20kJ/cm，焊接薄壁件時取下限，焊接厚壁件時適當增大熱輸入，道間溫度應不超過100℃。