双相不锈钢是近几年发展比较快的一种新型不锈钢材料，所谓的双相不锈钢是指不锈钢中既有奥氏体组织又有铁素体组织，在性能上兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，与铁素体不锈钢相比它的韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀能力强等,焊接性能较好;与奥氏体不锈钢相比,它的强度高,抗晶间腐蚀能力、耐应力腐蚀能力,抗腐蚀疲劳能力等都有大幅度的提高。

S31803 (22-5型）属于第二代双相不锈钢，它是一种含氮的超低碳不锈钢，与第一代双相不锈钢(185型）相比，进一步降低C含量，提高Mo的含量，同时加人了奥氏体形成元素N，促进了双相不锈钢焊接接头中单相铁素体在冷却过程中会形成适量的奥氏体，使焊接接头的铁素体组织与奥氏体组织的比例趋于平衡，这样既改善了双相不锈钢焊接热影响区的塑性和韧性，又保证了双相不锈钢的抗应力腐蚀、点蚀的能力。S31803双相不锈钢中铁素体(F)组织的含量一般在40%~50%之间，其余组织为奥氏体(A)。S31803双相不锈钢的化学成分及力学性能见表1。

双相不锈钢的焊接目标就是使焊缝和热影响区的韧性、塑性和耐腐蚀性能与母材相同。但是由于焊接的特点,焊缝金属凝固和冷却时间很快,如果焊缝金属的化学成分与母材相同，在高温状态下形成的铁素体组织就来不及同母材那样在1050~1100℃保温并水淬处理,发生部分铁素体组织转变成奥氏体组织的过程。所以，对于焊后直接使用的双相不锈钢S31803，选用的焊接材料的化学成分与母材不能相同，其镍含量要高于母材金属,同时含有一定数量的氮元素,以促进焊接接头热影响区在高温下形成的单相铁素体组织冷却时转变成奥氏体组织。我们实际选用的焊丝牌号为:ER2209，其化学成分见表2。

通过大量的焊接试验，对S31803这种双相不锈钢的性能特点和焊接特点有了一个比较清楚地了解，在此基础上,进行了S31803双相不锈钢的焊接工艺评定，通过合格的焊接工艺评定来最终选择适合S31803双相不锈钢焊接的焊接工艺。本次S31803双相不锈钢焊接所选择的焊接工艺参数见表3,焊接工艺评定的试验结果见表4。

S31803 (22-5型)双相不锈钢在性能上兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，同时钢中C、s、P等杂质元素含量较低，焊接热裂纹.冷裂纹敏感性差。焊接接头热影响区的性能特点分析，双相不锈钢焊接接头的性能，是由两个相的比例关系来控制的。希望奥氏体(A)组织和铁素体(F)组织的比例接近1:1，此时基本上与母材等性能，否则焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能都会受到很大的影响。奥氏体(A)组织和铁素体(F)组织的平衡关系与合金元素的含量、焊接热循环等密切相关。可以说，双相不锈钢的焊接是围绕着如何保证双相组织比例关系的平衡而进行的。

由Fe-Cr一Ni 三元相图可知，双相不锈钢在高温下是*的铁素体，连续冷却过程中会发生铁素体组织向奥氏体组织转化的相变，在平衡条件下或非快速冷却条件下,部分铁素体会保留到室温,获得了室温奥氏体加铁素体的双相组织。但是,由于焊接过程是一个快速加热.快速冷却的热循环过程,在焊接热影响区的过热区，温度在1150~1140℃区间，此时会发生明显的奥氏体向铁素体的相变，过热区的奥氏体含量大大降低，铁素体含量增加，并且迅速长大。在焊后冷却过程中,如果冷却速度过快,则铁素体组织向奥氏体组织的相变会被抑制,铁素体含量就会大大增加,室温状态下，铁素体含量最大可以达到70%，同时二次相变形成的奥氏体组织呈羽毛状形态，具有魏氏体组织的特征，力学性能、耐腐蚀性能急剧恶化n如果焊后冷却速度不是太快，使铁素体组织向奥氏体组织的相变有足够的时间充分完成，室温下双相不锈钢焊接接头的相比例就会达到一个比较理想的水平,但是，冷却速度也不能太慢，如果冷却速度过慢，一方面铁素体组织晶粒粗大,另一方面可能产生6相析出现象,导致焊接接头的韧性降低。所以,保证双相不锈钢焊接接头良好的性能最重要的措施就是控制焊接接头的冷却速度。