雙相不銹鋼加工制造實用指南(6)
雙相不銹鋼的應用日益廣泛，用戶對這類不銹鋼也越來越熟悉。本文圍繞雙相不銹鋼應用的難點之一 — 加工和焊接，介紹了雙相不銹鋼的各種特性，給出了加工和焊接雙相不銹鋼的基本原則和實用信息。內容包括：雙相不銹鋼的歷史、化學成分、冶金學、耐腐蝕性能、力學性能、物理性能、技術條件、質量控制、切割、成形、焊接、應用等。
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（續接前文）
13 其他連接方法
除焊接（將母材熔化進行連接）以外的其他連接方法，其優點包括翹曲最小和殘余應力低。接頭可達到無泄漏并具有相當的強度。然而，非焊接接頭的性能絕不會像焊接接頭那樣，即焊縫金屬的耐腐蝕和強度同母材一樣好或幾乎一樣好。對于強度和耐腐蝕性優于300系列奧氏體不銹鋼的雙相不銹鋼而言，這是一個重要的考慮問題。
13.1 坡口準備
對于所有的連接操作，進行連接操作前，徹底清潔不銹鋼是非常重要的。表面應當無油、油脂、灰塵或指印。應當用溶劑去除這些表面污染。油或油脂會阻止焊劑去除軟釬焊和硬釬焊中的氧化層。松散的表面污染減少了有效的連接面積。一般表面稍微粗糙的產品比表面光滑的好連接。有時用細磨料進行粗糙化處理可增加表面的潤濕性，這對于良好的連接是至關重要的。
13.2 粘合劑
連接金屬表面可以使用各種商業粘合劑。雙相不銹鋼可用與其他任何金屬相同的方法用粘合劑連接。粘合劑生產商可以幫助用戶選擇適合特定連接強度、使用溫度和使用環境的粘合劑。
13.3 軟釬焊
軟釬焊與硬釬焊的區別在于填充材料的熔化溫度不同。軟釬焊的溫度通常在450℃ 以下。一般情況下，軟釬焊的接頭強度不如硬釬焊的高，使用溫度低于硬釬焊的使用溫度。典型的軟釬焊填充材料包括錫-鉛、錫-銻、錫-銀和錫-鉛-鉍合金。這些低熔點填充材料加工的接頭具有不同強度和耐腐蝕性及不同顏色搭配。
為了獲得良好的軟釬焊，在進行軟釬焊之前必須用焊劑去掉不銹鋼表面的氧化層。不銹鋼，特別是含鉬雙相不銹鋼的保護性氧化層具有高度穩定性，進行適當的熔化非常困難。酸性助焊劑會含氯化物，如果使用了含氯化物的助焊劑，在軟釬焊之后必須立即用水沖洗或用中和劑處理。未能完全去除助焊劑有可能會引發點蝕，甚至在設備投入使用前就會出現。
13.4 硬釬焊
硬釬焊填充材料的熔點在450℃以上。硬釬焊的填充金屬包括銀釬焊合金、鎳釬焊合金和銅釬焊合金。銀釬焊合金的熔點較低，在618～705℃ 之間，銅合金釬焊溫度在1100～1150℃ 之間，鎳釬焊合金的熔點較高，最高達1175℃。鎳釬焊接頭的使用溫度高于銅和銀釬焊接頭的使用溫度。
雙相不銹鋼應避免在705～980℃ 的溫度范圍。因此，在1040℃ 以上或 705℃以下釬焊。超過1040℃ 時，釬焊接頭從釬焊溫度淬火。
應當根據所要求的耐腐蝕性、使用溫度和接頭強度選擇合適的釬焊材料。雖然不像雙相不銹鋼2205那樣耐腐蝕，但鎳釬焊材料含鉻量最高25%，使它們具有一定的耐腐蝕性。
有報道說含氮不銹鋼不容易釬焊。這會影響氮含量較高的第二代雙相不銹鋼。可獲得的雙相不銹鋼釬焊的數據不多，因此加工制造者應當進行實驗找出理想的釬焊參數。
像軟釬焊一樣，為了焊接出良好的釬焊接頭，硬釬焊前和釬焊過程中必須去除氧化層。同樣，這是用助焊劑完成的，釬焊后必須將其除去。清理過程與軟釬焊類似，包括用熱水或中和化學品清洗。
14 加工后清理
雙相不銹鋼的加工后清理與其他不銹鋼的要求沒有差別。加工后清理很重要，就像控制層間溫度或在焊接過程中使用保護氣體一樣重要。加工后未經適當清理的不銹鋼，可在比母材低得多的溫度下或腐蝕性弱得多的環境中失效。這意味著除非加工后保持或恢復材料的最佳表面，否則使用耐蝕性更好的材料所帶來的額外費用就被浪費了。焊接飛濺物，焊接氧化色、標記筆痕跡，起弧點和咬邊在水溶液環境中均可成為縫隙。同時，它們也可具有不同于不銹鋼表面的電位，因此可能發生電化學反應。消除這些對保護性鈍化膜有破壞作用的缺陷非常重要。圖18歸納了焊接過程中可能出現且應當在不銹鋼投入使用之前清除的這些缺陷。
14.1標記筆印跡、油漆、灰塵和油污
所有這些表面污染物均可成為縫隙和不銹鋼點蝕或縫隙腐蝕的源頭。此外，它們還可能導致碳污染。如果進行下一步焊接，可能會發生碳化物析出。材料在使用過程中會發生敏化和晶間腐蝕。應用溶劑去除這些污染物。
14.2嵌入鐵（含鐵化合物污染）
不銹鋼上的嵌入鐵或游離鐵，是由于用碳素鋼工具加工或運輸不銹鋼帶來的。如果用碳鋼工具處理不銹鋼，或在存放不銹鋼的地方附近加工碳鋼，則鐵會轉移到不銹鋼表面。隨后鐵在潮濕或濕潤的環境中生銹并可能引發不銹鋼表面的腐蝕。解決方法是避免不銹鋼與碳鋼的所有接觸。不銹鋼的加工應當僅使用不銹鋼工具，不銹鋼鋼絲刷，不銹鋼夾具和未沾污的新砂輪。在車間里經常用不同顏色為工具編號。
要做到完全不使用碳鋼工具和避免車間環境中的鐵污染常常是不現實和不經濟的。所以，可接受鐵沾污但承諾確保在不銹鋼投入使用前除掉鐵。清除鐵污染的方法包括機械清理、化學清理或機械和化學清理相結合。最佳清理方法取決于設備的尺寸和形狀、預計使用情況和某些實際問題包括清理廢物的處理。一種常用的清理方法是用硝酸進行化學處理，它可溶解不銹鋼表面的游離鐵但不侵蝕不銹鋼或鈍化膜保護層。也有許多不同的化學清理方法可獲得預期效果。ASTM A 380 （不銹鋼部件、設備和系統的清潔、去氧化皮和鈍化 ）詳細介紹了清理方法。用戶熟悉ASTM A 380所述的安全問題特別重要。
ASTM A 967（不銹鋼部件化學鈍化處理，代替美國聯邦標準QQP－35c）介紹了如何選擇適當的試驗方法以證明不銹鋼已經過有效的鈍化處理。該標準希望用戶限定要求達到的鈍化等級，允許廠家選用經濟有效的合適的方法進行表面處理。
14.3焊接飛濺、焊接變色、焊劑、焊渣、引弧斑
所有這些缺陷都有可能在焊接過程中產生。它們能夠形成縫隙并在含氯化物的環境中成為縫隙腐蝕源，應當避免產生這些缺陷或在焊后清除。在加工過程中使用防飛濺化合物可防止焊接飛濺。焊接變色是由于鈍化層的破壞，所以會降低耐腐蝕性。用惰性氣體保護和用惰性氣體清洗焊縫背面可防止嚴重的焊接變色或氧化色。然而，氧化色不可能完全避免，必須在焊后清理中去除。在設備投入使用前也應當清除焊劑和焊渣夾雜物以及引弧斑。焊接飛濺、焊接氧化色、焊劑、焊渣、引弧斑和焊接咬邊都能夠用機械清理方法清除，如精磨或使用不銹鋼絲輪或刷。使用精磨砂輪很重要，因為在使用過程中粗磨痕跡會粘上沉積物，形成縫隙，從而引起腐蝕。
雙相不銹鋼的一個顯著特點是焊縫氧化色薄、粘，且比耐蝕性與其相當的奧氏體不銹鋼更耐化學清理。可用酸洗的方法對焊縫變色進行化學清理，例如，用20％硝酸－5％氫氟酸溶液酸洗2205。該溶液能夠溶解氧化鉻，也能侵蝕不銹鋼，從而去掉了貧鉻層。酸洗膏的作用相似，但更易于處理大型工件，因此可用來代替酸溶液。然而，應當認識到，用酸洗膏清洗時會產生一種有害溶液，用戶有職責采取安全的使用和處理措施。根據雙相不銹鋼耐蝕性的不同，可要求采用侵蝕性更弱或更強的酸去除氧化色。
研究表明，進行機械清理后再使用化學鈍化法可獲得最佳焊后耐蝕性。
（未完待續）
