S31803双相不锈钢焊接接头研究
摘要
海洋工程领域对于材料性能要求十分严苛，需要具备高强度，耐腐蚀，耐疲劳等
多重性能。双相不锈钢作为一种具备良好综合性能的材料，被广泛应用于海洋石油，
海洋能源等领域，然而在海水腐蚀和潮汐等恶劣环境下，焊接接头区域相较母材区更
容易受到应力腐蚀和晶间腐蚀等损伤，导致结构失效。双相不锈钢焊接接头的性能直
接影响到海洋工程结构的可靠性和安全性，因此对其进行研究具有重要意义。
焊接是双相不锈钢加工中重要工艺之一，不同的焊接工艺参数会导致焊接接头组
织和性能的变化，又会直接影响到焊接接头的可靠性和耐久性。因此，本文通过改变
焊接热输入和冷却方式对双相不锈钢焊接接头性能进行研究，分析不同工艺条件，对
焊接接头的合金元素含量，组织特征以及奥氏体、铁素体相比例的影响，再结合金相
组织探讨对焊接接头力学性能和耐腐蚀性能的影响。有助于揭示双相不锈钢焊接接头
的微观组织变化和性能变化的规律，为海洋工程结构的设计、制造和维护提供了科学
依据。
对不同工艺条件下获得的焊接接头进行合金元素分析、宏观形貌观察、金相组织
观察以及对奥氏体和铁素体相比例进行测定与分析。研究结果表明，焊接接头无气孔，
未熔合、烧穿、咬边等焊接缺陷，符合GB/T21833.2-2020工程验收标准。合金元素含
量测定结果显示，随着焊接热输入的增高，对焊缝区中钼元素含量有所提升，当冷却
方式为快冷时，焊缝区中镍和氮元素含量有所提升，母材区中镍元素含量有所增加。
根据金相组织及相比例的测定和分析结果显示，当焊接热输入增加时，焊接接头中奥
氏体含量增加，晶粒尺寸转为粗大块状。快冷冷却焊接接头相比室温冷却焊接接头中
奥氏体含量增加，但晶粒尺寸较小。
对不同工艺条件下获得的焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击韧性以及显微硬度进行
测定与分析。研究结果表明不同工艺条件下获得的焊接接头的力学性能均达到工程验
收标准，但各项性能略有不同，当焊接热输入增加时，焊接接头的抗拉强度下降，延
伸率增加，冲击韧性增加，显微硬度值有小幅度下降，当冷却方式为快冷时，焊接接
头抗拉强度上升，延伸率下降，冲击韧性降低，显微硬度值提高。
对不同焊接工艺条件下获得的焊接接头进行点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀以及电
化学腐蚀进行测定与分析。研究结果表明不同工艺条件下获得的焊接接头的耐蚀性能
虽有差异，但均能达到工程验收标准，当焊接热输入增加时，焊接接头的耐点蚀能力
I
哈尔滨工程大学硕士学位论文
提升，但晶间腐蚀和应力腐蚀性能下降，当冷却方式为快冷冷却时，耐点蚀、晶间腐
蚀和应力腐蚀性能均增加，结合电化学腐蚀测试结果可知，焊接热输入的增加和快冷
冷却方式可以提高焊接接头的综合耐蚀性能。
关键词：双相不锈钢；焊接热输入；微观组织；力学性能；耐腐蚀性能
II
S31803双相不锈钢焊接接头研究
ABSTRACT
Inthefieldofoceanengineering,materialsarerequiredtohavemultiplepropertiessuch
ashighstrength,corrosionresistance,andfatigueresistance.Asamaterialwithexcellent
comprehensiveproperties,duplexstainlesssteelhasbeenwidelyusedinmarineoil,marine
energyandotherfields.However,underharshenvironmentssuchasseawatercorrosionand
tides,theweldedjointsarepronetodamagesuchasstresscorrosionandinterg