浙江至德鋼業(yè)有限公司通過真空冶煉生產(chǎn)的高純度鐵素體不銹鋼管，其特點是鋼中的碳、氮、氧等間隙原子含量大幅度降低。與奧氏體不銹鋼管相比，具有優(yōu)良的抗氯化物應(yīng)力腐蝕開裂能力，并且還具有耐點蝕、耐酸堿和耐縫隙腐蝕的能力，且價格降低了40％～50％，其應(yīng)用有了較大的發(fā)展。主要牌號有019Cr19Mo2NbTi，下面對其焊接工藝進(jìn)行介紹。
一、高純度鐵素體不銹鋼019Cr19Mo2NbTi焊接工藝
019Cr19Mo2NbTi高純度鐵素體不銹鋼的熱處理狀態(tài)是850℃×10min，空冷，其化學(xué)成分見表4-6。對其焊接工藝進(jìn)行考核：試件厚3mm，焊條為00Cr18Ni2Mo2Nb鐵素體鋼專用焊條，屬于鈦鈣型藥皮的超低碳不銹鋼焊條，其熔敷金屬的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：C≤0.04％，Cr17％ ～20％，Nil1％～14％；Mo2％～2.5％。采用焊條電弧焊，接頭形式為不開坡口的平板對接。焊接參數(shù)：焊接電流為90～105A，電弧電壓為24～26V，焊接速度為0.6～0.8cm／s。
表4-6 019Cr19Mo2NbTi鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分
二、對焊接接接頭進(jìn)行分析
1. 焊接接頭的力學(xué)性能
高純度鐵素體不銹鋼（019Cr19Mo2NbTi）母材和焊接接頭的力學(xué)性能見表4-7，從表中可知，采用專用的鐵素體不銹鋼焊條進(jìn)行焊條電弧焊時，得到的接頭強(qiáng)度和塑性優(yōu)良，各區(qū)硬度基本一致，尤其是焊縫金屬和HAZ區(qū)的沖擊吸收能量也高，綜合力學(xué)性能均達(dá)到母材的水平。
2. 焊接接頭的顯微組織
a. 焊縫金屬
019Cr19Mo2NbTi高純度鐵素體不銹鋼焊縫金屬顯微組織為奧氏體加鐵素體，基體組織為奧氏體，在快速冷卻過程中，有少量的鐵素體產(chǎn)生，并位于奧氏體的晶界上。這種少量鐵素體與奧氏體共存的焊縫組織具有較高的強(qiáng)度和塑性等良好的綜合力學(xué)性能，缺口敏感性較低。
b. 焊接熱影響區(qū)
焊接熱響區(qū)在焊接加熱及冷卻過程中未發(fā)生相變，但是隨著焊接熱輸入的增大，靠近熔合區(qū)的晶粒長大較明顯。該鋼應(yīng)采用小的焊接熱輸入焊接，當(dāng)板厚3mm時，焊接熱輸入為3.0～4.5kJ／cm，就能有效地防止或減弱因焊接熱影響區(qū)（HAZ）晶粒長大而造成的脆化。
3. 焊后熱處理
浙江至德鋼業(yè)有限公司通過衍射圖分析發(fā)現(xiàn)，焊后經(jīng)過750℃×32h熱處理的焊接接頭試樣中存在少量的FeO和Cr2N相，這表明此類鋼焊后經(jīng)過再加熱，焊接熱影響區(qū)有析出物析出。FeO的形成是高溫下Fe與O相互作用的結(jié)果，主要產(chǎn)生于晶粒邊界處。這些FeO和Cr2N相析出物是引起焊接熱影響區(qū)性能下降和脆化的原因之一。
浙江至德鋼業(yè)有限公司對焊后狀態(tài)和經(jīng)過750℃×32h熱處理的兩組焊接接頭試樣分析發(fā)現(xiàn)，這兩組試樣焊接熱影響區(qū)的斷口特征基本相似，呈準(zhǔn)理解斷裂，除焊接熱影響區(qū)晶粒大小存在顯著的差別外，顯微組織均一致。離焊接熔合線稍遠(yuǎn)處的熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)的斷口上存在有大量的韌窩，呈現(xiàn)出明顯的延性斷裂特征。鐵素體不銹鋼斷口具有典型的河流花樣特征，并存在解理舌。分布于焊接熱影響區(qū)斷口的點狀析出物Cr2N、TiC和TiN等對解理裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展有促進(jìn)作用。根據(jù)位錯塞積理論（可解釋析出物的作用），從焊接熱影響區(qū)斷口形態(tài)（河流花樣走向和解理舌的形式）可以判定，放射狀花樣是解理裂紋的發(fā)源地，在放射狀花樣中心都有析出物存在。這些析出物在變形過程中強(qiáng)烈地阻礙位錯的運動，造成位錯塞積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致解理裂紋在析出物附近形核，然后沿解理面擴(kuò)展直至斷裂。在鐵素體不銹鋼焊接熱影響區(qū)中，析出物能有效地阻礙位錯的運動，導(dǎo)致解理裂紋的形核。位于解理面上的Cr2N、TiC和TiN析出物周圍有微裂紋存在，不論這種微裂紋是在解理裂紋到達(dá)之前形成，還是在解理裂紋擴(kuò)展過程中出現(xiàn)，都表明析出物的存在削弱了解理面上裂紋擴(kuò)展阻力，有可能促進(jìn)了裂紋的擴(kuò)展。
為了防止焊后發(fā)生脆性斷裂事故，焊后必須進(jìn)行熱處理，即850℃退火處理。
