CN1109593C

CN1109593C - 被焊接制品及铁素体－奥氏体不锈钢焊接方法

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Publication number: CN1109593C
Application number: CN99805949A
Authority: CN
Inventors: S·R·科林斯; T·L·杜德利; C·M·施尔特戴尼斯; P·C·威廉斯
Original assignee: Swagelok Co
Current assignee: Swagelok Co
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: KR20010043411A; IL136927A0; CN1302245A; AU3105399A; JP2002514513A; WO1999058290A1; EP1076604A1

Abstract

一种被焊件，包括被焊接在一起的第一部件和第二部件，以致这些部件由一个焊缝接合起来，所述第一部件和第二部件是由相同或不同的奥氏体不锈钢形成，其中，所述焊缝具有约1.5到2.0的铬当量/镍当量比率R，并且Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu。

Description

被焊接制品及铁素体-奥氏体不锈钢焊接方法

相关申请

本专利申请是一个序列号为NO.09/074,981、申请日为1999年5月8日、名称为“铁素体-奥氏体不锈钢焊接方法”的共同未决专利申请的部分继续申请，其所披露的内容在这里引入作为参考。

技术领域

本发明的主题是针对焊接领域，并且特别是针对通过控制或选择铬当量与镍当量之比率来改善低碳不锈钢的焊接。

发明背景

AISI 316L是一种低碳奥氏体不锈钢，通常用于半导体、生物工艺学/药物和核原子工业上的高纯度的管道系统。316不锈钢是一种奥氏体铬-镍-钼耐热不锈钢。316L不锈钢是一种低碳的316类不锈钢，具有良好的抵抗焊后晶间腐蚀的性能。欧洲与AISI 316L类似的是DIN X2CrNiMo17122和DIN X2CrNiMo 18143。

AISI 316L不锈钢的规格，加上AISI 316L和上面给出的欧洲的两种不锈钢的一类(“316L类”不锈钢)的规格，列于下面的表1中：

表1

成分 AISI 316L，重量％ 316L类，重量％

C 0.030max(最大) 0.030max

Mn 2.00max 2.00max

P 0.045max 0.045max

S 0.030max 0.030max

Si 1.00max 1.00max

Cr 16.00-18.00 16.00-18.00

Ni 10.00-14.00 10.00-15.00

Mo 2.00-3.00 2.00-3.00

N .10max .10max

316L类不锈钢管道系统包括无缝管以及焊接和拉制管，被广泛用于上面提到的工业中。通常，这些管子在操作中除了与各种各样的流量控制装置、阀、管接头等等焊接在一起外，还相互焊接在一起。因此，316L类不锈钢的可焊性对于上面提到的工业是极为重要的。

然而，一个在如316L低碳不锈钢的焊接过程中常见的问题是焊缝夹渣和黑点的形成。在这里使用的“焊渣”和“黑点”是互换的，因为虽然它们的外观和在一个焊缝中的位置不同，但是通常它们由相同的化学成分构成。

用肉眼检查焊缝，焊渣和黑点是一个焊缝报废的原因。焊缝夹渣可由于干扰焊接熔池的热输入而导致焊缝熔透不完全。焊缝夹渣还可形成腐蚀区域，以及促进微生物诱导腐蚀的无氧区域。对于希望焊缝光滑、平直且扁平或稍稍呈串珠状且无腐蚀的高纯度应用场合，焊缝夹渣通常是不被接受的。

从商业上考虑，夹渣和/或黑点的形成是一个令人苦恼的问题。316L类型不锈钢的一些钢水在自熔焊接工艺过程中产生不合格数量的焊缝夹渣，而另外一些则不产生，尽管它们的钢水证明书中指出所有的这些钢另有说明。这就使得难于或不可能始终可靠地产生没有焊缝夹渣和/或黑点的自熔接焊缝。

控制焊缝夹渣形成的一个途径是减少或消除那些渣形成元素。这样，被焊钢中的硅、钙、钛、锆和铝的含量常常被限制到低于表2列出的最大容许值：

表2

为确保消除黑点和焊缝夹渣的渣形成元素的最大容许含量

成分最大容许含量，重量％

Al 0.01

Ti 0.014

Si 0.1

Ca 0.02

Zr 0.05

减少这种合金中的铝和钛含量对减小这些元素在电解抛光期间对合金稳定性、硬度和孔蚀的不利影响也是有益的。

然而，减少或消除渣形成元素常常需要昂贵的提炼工序和/或原材料。所以，从商业观点考虑这种途径太昂贵以致于不能被实际应用。

对于焊接和不锈钢各方面的进一步讨论在本人的“STAINLESS STEELFOR SEMICONDUCTOR APPLICATION”，(S.Collins，39th MechanicalWorking and Steel Processing Conference Proceedings，Iron andSteel Society，Volume XXXV，第607-619页(1998))，所披露的全部内容在这里作为参考。

所以，本发明的一个目的是改进不锈钢尤其是奥氏体低碳不锈钢的焊接工艺方法，以大体上减少或消除焊缝夹渣，同时对不锈钢的其它所需性能没有不利影响。

发明概述

按照本发明，我们已经发现当可靠并持续地焊接奥氏体低碳不锈钢时能形成合格的焊缝，只要所形成焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)的比率R为约1.5到约2.0，其中：

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu

特别地，我们已经发现奥氏体低碳不锈钢的自熔焊接在不形成焊缝夹渣和黑点的情况下能被可靠且持续地完成，只要所述焊缝一开始是奥氏体的并显示至少一些铁素体的特征，如在前述Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率中反映的那样。此外，我们进一步发现即使焊缝中包含铝、钛和其它元素等渣形成元素的较高含量，也能达到这种有利的结果。所以，按照本发明不仅能够更加可靠并且始终如一地生产比从前高质量的焊缝，而且在不采用过去使用的昂贵制造工序的情况下，也能够从被焊合金中消除渣形成元素而得到高质量焊缝。

因此，本发明打算以一种新的工艺方法来控制将可焊级别规格奥氏体不锈钢部分焊接在一起时所形成的焊缝质量，该方法包括形成具有约1.5到2.0的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率R的焊缝，其中：

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu

更具体地说，本发明打算以一种新的方法改进由相同规格、焊接级别的奥氏体不锈钢制成的两个部件之间的自熔焊接，这种方法包括确定用以制成被焊在一起的各部件的钢的上述Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，排除那些由不具有约1.5到2.0的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的钢制成的所有部件在自熔焊接工艺方法中的使用。

此外，本发明也打算生产一种包括一个被焊接件的新产品，这种被焊接件包括焊接在一起的第一和第二部分，以致这些部分由一个焊缝接合起来，上述第一和第二部分由相同或不同焊接级别的奥氏体不锈钢制成，其中所述焊缝具有上述指出的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率。

通过阅读和理解下列详细的说明，对于那些本领域的技术人员来说，本发明的其它优点和好处将变得清楚明白。

附图简述

参照下列附图可以更容易地理解本发明，其中：

图1a和图1b是本发明一个方面的示意图，其中采用一个焊接环来匹配要被焊接在一起的两个部件的化学成分；

图2是随着各种不同316L不锈钢自熔焊焊缝中Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率变化的铁素体含量图；

图3是一组显微照片的汇编，表示随着本发明实施例的若干焊接件中焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率变化的焊缝质量；

图4、5、6和图7是表示当实施例中描述的某些奥氏体不锈钢被自熔焊时，随Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率和焊缝中的铁素体含量变化的耐腐蚀性变化曲线图。

详细描述

分析焊缝夹渣的性质和分布，我们已经发现合格的焊缝，也就是没有夹渣的焊缝是由各种不同类型的焊接级奥氏体不锈钢形成的，只要焊缝基本上是奥氏体的但也显示出一些由焊缝的约为1.5到2.0Cr-eq/Ni-eq比率R所反映的铁素体特征。特别地，我们注意到合格的焊缝倾向于稍微带有磁性，表示在焊缝中保留有一些少量的铁素体。这已经使得我们进一步发现焊缝夹渣的形成与焊缝的凝固状态有密切的关系。

对于如316L类型的不锈钢，通常了解四种不同的凝固模式。它们是奥氏体、奥氏体-铁素体、铁素体-奥氏体和铁素体。大部分316L焊缝为前三种类型。奥氏体焊缝将全部凝固成奥氏体，且没有发生进一步高温转变。奥氏体-铁素体焊缝凝固成奥氏体，δ铁素体由奥氏体树状晶之间保留的熔化物形成。在一个铁素体-奥氏体焊缝中，铁素体首先凝固，奥氏体在铁素体树状晶之间形成。当铁素体慢慢转变为奥氏体时奥氏体相生长，导致在最终结构中铁素体体积百分率的大大减少。在室温下，焊缝基本上是奥氏体，带有少量保留的铁素体。

促进铁素体形成的元素和促进奥氏体形成的元素之间的关系可分别由铬当量和镍当量来描述。尽管有几个通常采用的铬当量和镍当量公式，由Hammar和Svensson研究出的公式显示了化学成分和凝固状态之间极好的相互关系。见“O.Hannnar and U.Svensson，Solidification andCasting of Metals”，(The Metal Society，London，1979，第401-404页)。这样，铬镍当量优选的公式是：

Cr eq(铬当量)＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti

Ni eq(镍当量)＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu

采用这些公式，可以通过铬当量和镍当量之间的比率(这里表示为“R”)来预测焊缝的凝固状态，其中R＝Cr eq/Ni eq。

特别地，已经知道R值小于1.5(R＜1.5)的焊缝其凝固模式为奥氏体或奥氏体-铁素体状态。类似地，对于R值大于2.0(R＞2.0)的焊缝其凝固模式为铁素体状态。对于R值在1.5和2.0之间(1.5≤R≤2.0)的焊缝其凝固模式为铁素体-奥氏体。此外，从上述文献进一步了解到上述R值实质上是近似值，可以有一些改变，例如有约±0.03的改变。

尽管大量发表了利用这种铬当量/镍当量比率来预测凝固模式的报告，但是与合格焊缝之间的关系还没有被认识到。我们所发现的是没有夹渣或黑点的合格焊缝看起来似乎是具有铁素体-奥氏体凝固模式，或者在奥氏体-铁素体和铁素体-奥氏体之间过渡，其中保留有一些铁素体使得焊缝稍微带磁性。特别地，我们已经发现包含约0.3到5％(重量百分比)，最好是0.5到3％(重量百分比)的奥氏体焊缝始终且可靠地没有出现黑点或形成夹渣，即使这些焊缝中包括如Ca，Si，Al，Ti，和Zr这样的强夹渣形成元素。

在以铁素体-奥氏体模式凝固的自熔焊焊缝中没有出现焊接夹渣可通过其晶体结构来解释。铁素体为体心立方(bbc)结构，而奥氏体为面心立方(fcc)结构，焊缝夹渣的主要元素是Ca，Si，Al，Ti，和Zr。所有这些元素在bcc铁素体中的溶解度比在fcc奥氏体中的溶解度高得多，如表3所示：

表3

最大最大元素在铁素体中的溶解度％(重量百分比) 在奥氏体中的溶解度％(重量百分比)Ca 0.024 0.016Si 10.9 1.9Al 30 0.95Ti 8.7 1Zr 11.7 1

这样，按照本发明减少或消除焊缝夹渣的最好状态规定所形成的焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率足以保证所形成的焊缝包含少而适量的保留铁素体。这样，焊缝将具有至少约1.5(例如1.47或甚至低至1.45)的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，因为这能够确保室温下焊缝将包括至少约0.3％(重量百分比)的保留铁素体。

在现有技术中消除焊缝夹渣和黑点的工艺过程利用昂贵的精炼工艺从焊缝中尽可能去除这些渣形成元素。本发明脱离开这种途径，而依靠如其Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率限定的合金化学来实现在焊缝中包含少而适量的铁素体。相信这种铁素体起一种清洁净化作用，当焊缝冷却到室温时，在固溶状态下吸收并保持这些渣形成元素，在此这些元素不能形成夹渣和黑点。所以，不象在现有技术中从焊缝中消除渣形成元素那样，本发明仅仅是使这些渣形成元素良好地锁定在合金的晶体结构中。这避免了现有技术中采用昂贵的提炼方法，并且提供的产品合金始终可靠地没有出现黑点或夹渣。使用这种铁素体-奥氏体凝固模式的又一个优点是少量铁素体的存在能够减少热裂纹和微小裂纹。各种夹渣杂质的固溶对材料的硬度有利，并进一步改善了焊缝的整体强度。

另一方面，铁素体比奥氏体大大倾向于被腐蚀。所以，按照本发明需要将焊缝中的铁素体含量限制在一个适当低的值，以确保按照本发明生产的焊接制品具有适当的抗腐蚀性能。

在这方面，图2表示出当采用自熔焊接将316L不锈钢件焊接在一起时的下述实施例一些焊缝中保留的铁素体百分比与Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率之间的关系。如图所示，当Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率R达到2.0时铁素体含量达到7-10％(重量百分比)。在一些实际应用场合，包含7-10％(重量百分比)铁素体的焊缝的抗蚀性或许是可接受的。另一方面，在焊缝与腐蚀材料接触的场合，铁素体含量应当不大于约5％(重量百分比)，最好不大于约3％(重量百分比)。所以，在本发明的优选实施例中，Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率R被限制在约1.67的最大值，最好是约1.55的最大值，因为这规定了在所形成的焊缝中的这些较低的铁素体含量。

这样，尽管当所获得的焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率在约1.5到约2.0的范围内时，可以实现本发明的优点，但是需要将Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率保持在该范围的较低端，例如约1.5到约1.67，或更精确为1.45到1.67或甚至1.47到1.55。Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的这些小范围确保不仅将消除所述焊缝中的黑点和夹渣，而且将增强焊缝的抗蚀性。

在自熔焊接中，焊缝仅仅是由被焊接在一起的部件形成的。见美国专利5223686中所披露的内容，在此作为参考，其中利用一台轨道焊机将管道或管的相邻部分接合在一起。其它的自熔焊接工艺例如手工焊接可结合本发明而被采用。

由于在自熔焊接中形成的焊缝仅是由要被焊接起来的部件形成的，所以，在自熔焊接中达到本发明的所需Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率是通过选择被焊件使之具有必要的化学成分来实现的。在被焊接件由相同的合金钢水制成的情况下，这种选择过程通过确保这一合金钢水具有所需的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率而容易做到。然而，当被焊件是由相同合金或完全不同的合金钢水形成的情况下，应当选择被焊件使之具有互补的合金，也就是当熔化并接合在一起时这些合金形成具有所需Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的熔池。如果形成焊缝的一种焊件多于另一种焊件，则在选择被焊件的合金时应当考虑这种不相等的作用，这样做的目的是将焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率控制为所需的值。

按照本发明可通过许多不同的方法来将由自熔焊接形成的特定焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率达到一个所需值。优选地，通过选择工艺过程来完成，其中，根据形成所述部件的钢的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率来决定被选件的取舍。例如，可通过在钢的生产过程中从钢厂去除所有不能形成具有合适Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率焊缝的钢。也可以换一种其它的方式在供应过程中根据需要去除那些不能产生具有所需Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率之焊缝的所有部件。也可以换一种方式在生产过程中去除那些在自熔焊接过程中不能产生具有所需Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)之比率焊缝的所有部件。在所有场合，满足上述必需产品要求的迄今为止据信适合于产生合格自熔接焊缝的某些其它部件和/或钢具备所需的冶金特性。

在一个特定的焊缝中达到所需Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的其它方法是控制生产被焊部件的钢厂的生产过程。在传统的生产实践中，对于一定的具体部件，钢厂要向客户报告所交付的每一炉不锈钢水的组分范围。客户为了多种原因可进一步要求在报告或“证明书”中包括其它的残留元素和/或微量元素。然而，客户参与钢厂决定制造哪种特定类型的钢是不具代表性的。客户订制具有特定的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的不锈钢或在设计具体的生产步骤中参与钢厂主以达到特定的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率这两种情况也是不具代表性的。

按照本发明，也可以由钢厂中生产被焊钢的生产过程操作人员来控制，以达到所需的焊缝Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率。标准的钢厂生产过程可被用来制造这些钢。这样的例子如氩气氧气脱碳(AOD)，CLU转炉工艺(CLU)，真空氧气脱碳(VOD)，真空感应熔化(VIM)，真空电弧再熔化(VAR)，电渣再熔化(ESR)和电子束熔化(EBM)。为了控制采用这些生产过程制成的合金的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，也可采用传统的控制成分含量的工艺。例如，采用稀释法来控制Co和Cu的含量。稀释是当不能从熔炼状态提炼元素时一般采用的方法。它确定炉料的废料选择和其它具体合金元素的加入，以使得残留元素达到合格的范围。为了控制上面提到的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率公式中其它成分的含量，可采用各种传统的精炼工艺来从熔融物中去除这些成分。具体的精炼工艺如脱碳、脱氧、脱硫和脱磷。如上所述，无论采用何种工艺，重要的是注意从钢水中去除微量元素(例如Ti)，不要改变决定Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的其它微量元素的重量。被去除的微量元素的值在计算时简化为零。在任何情况下，按照本发明使得候选被焊不锈钢件达到所需Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的有效方法是在钢厂的生产过程中控制用于形成这些部件的合金化学成分，为此，可采用传统的合金生产工艺。

顺便提一下，重要的是注意为了确定特定钢水的所述比率R，必须通报钢厂标准钢水证明书中通常未报告的几个元素。这些包括Nb、Ti和Cu的重量百分比。这些额外报告的要求可通过用于计算值R的Cr-eq和Ni-eq(铬当量和镍当量)公式中表示的特定元素来确定。在任何情况下，按照本发明生产的光滑、很好成形的焊缝将没有夹渣和黑点，不易受腐蚀影响，不存在由微生物形成腐蚀的部位。这样形成的焊缝也易于钝化。

本发明也适合于非自熔焊接方法，其中焊缝是由如焊条或电极(下文中称为“焊件”)这样的除被焊件之外的额外材料形成的。在非自熔焊接中，要被焊接的部件由相同的合金钢水制成，然而也经常由相同合金或完全不同合金的不同钢水形成。在这些情况下，通常是根据从钢厂得到的钢水证明书尽可能匹配被焊合金的化学成分。此外，通常的做法是选择焊件使之具有被焊件化学成分中间的化学成分，以获得与两个件尽可能匹配的焊缝。

按照本发明，通过选择焊缝使之具有如上所述的铁素体含量和R值，在奥氏体不锈钢件的非自熔焊接中也能够消除黑点和焊缝夹渣。在非自熔焊接中以与如上所述的在自熔焊接中控制焊缝的方法基本上相同的方式控制焊缝使之具有所需的化学成分。然而，在非自熔焊接中，焊件的成分也必须被考虑来确定最终形成焊缝的化学成分。

例如，为了便于具有不同标准化学成分的奥氏体不锈钢管材的非自熔焊接，可采用焊接环来匹配焊缝部位的化学成分。更优选地，可提供一套焊接环，其中每一个环具有不同但已知的化学成分(可以通过标准的已知工艺例如光谱化学分析、惰性气体熔化、高温燃烧或温度分析化学工艺来确定化学成分)。此外，被焊接材料的化学成分也可以被确定。将一个焊接环放置在被焊管子的端部之间，该焊接环具有所选择的化学成分，以致由焊接环以及也被熔化的管子部分所形成的焊缝熔池将具有所需的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，因此凝固成一种铁素体-奥氏体结构。

例如，假设316L不锈钢管形材料的两部分采用如利用轨道焊机这样的焊接工艺对焊在一起。进一步假设光谱分析显示两个管子具有1.4的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，低于所需范围1.45-2.0和优选范围的1.47-1.67.这种环境下的自熔焊接可能会产生夹渣或黑点或其它需被去除或者返工的不合格焊缝。按照本发明，选择一个焊接环具有约1.6的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，将该环沿轴向且最好是同心地设置在被焊接的管子端部之间。附图中描述了这一工序。第一管端10要被焊接到第二管端12上。两个管子具有约为1.4的不理想的比率。同心焊接环14被置于所述管端10、12之间(在图中为了清楚起见，环14的相对轴向尺寸被放大一些)。所述焊接环可以与被焊件相同的尺寸形成(例如，在本实施例中，焊接环以与被焊件类似的内径和外径形成)。当焊缝被形成时，例如通过采用一个轨道焊机(未示出)被形成时，所述焊接环材料将与来自每一管端的材料混合起来而形成一个具有约1.5Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的焊缝熔池。当该焊缝熔池凝固时，它将被凝固成铁素体-奥氏体状态，没有形成夹渣和黑点，并且是一个光滑的很好成形的焊缝。

这是一个采用焊接环匹配Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的实施例。本领域的技术人员将会理解所述焊接环的化学成分的选择将依赖于如所采用的焊接工艺、被熔化的材料体积和钢的类型等不同的因素。但是本发明的基本原理即选择被焊件的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率以致所形成焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率为约1.45-2.0、优选为1.5-2.0可以仅仅基于对产生优质焊缝的化学成分的选择来实现。

在利用所述焊接环实施焊接过程时，在实施所述轨道焊接工序之前首先在20处将环14点焊到管子端部10、12的任意之一上或者二者上。进一步，可以提供一个焊接工具箱30，该工具箱内具有许多各种已知Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的焊接环，以在焊接工作台使用。可采用合适的容器32以储存焊接环14。焊工可以选择一个焊接环，使该焊接环与被焊件的已知化学成分最接近地匹配，以产生一个具有铁素体-奥氏体凝固模式的焊缝(基于具有1.45到2.0范围内的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的焊缝)。优选地，选择焊接环以便所形成的焊缝具有3％(重量百分比)或更少的铁素体含量。甚至更优选地，两个被焊件也具有3％(重量百分比)或更少的铁素体含量。

可进一步选择焊接环的化学成分来匹配如硫含量这样的其它元素，已经知道当具有不同硫含量的焊接钢水中的硫大于0.01％(重量百分比)(例如，0.001％(重量百分比)的S被焊接到0.012％(重量百分比)的S上)时，焊接电弧将沿着表面倾向于偏斜到低硫钢水同时更深地穿入高硫钢水。这种电弧的偏移能够导致不均匀和不完全焊透。可选择焊接环使之具有合适的硫含量来匹配焊缝中的两种管材。

本发明适用于大量的不同焊接级别奥氏体不锈钢合金。在这里，由于实际原因已经知道一定级别的奥氏体不锈钢不能被焊接。在一些场合，所形成焊缝的抗蚀性很低，不能令人接受。在另外一些场合，焊缝的硬度和/或强度是不够的。事实上，本领域技术人员很清楚哪些合金不能焊接，哪些合金能够焊接。本发明目的在于改善那些能够令人满意地焊接的奥氏体不锈钢的焊接，这些不锈钢在这里被称之为“焊接级别”合金。

本发明特别适用于具有下列成分的不锈钢合金：

表4

合金成分％(重量百分比)

成分可接受的优选的最优选的

C 0.01max(最大) 0.030max 0.030max

Mn 9max 2.00max 1.00max

P 0.05max 0.045max 0.045max

S 0.04max 0.030max 0.005-0.012max

Cr 16-25 16-18.5 16-18

Ni 8-25 10-15 10-14

Mo 7.0max 2.00-3.00 2.00-3.00

N 0.7max 0.10max 0.10max

Nb 1.00max 0.10max 0.05max

适合本发明的具体合金是300系列奥氏体不锈钢，例如合金316，317和304。此外，发现本发明特别适合于低碳奥氏体不锈钢，即，含有0.03％(重量百分比)或更少碳的不锈钢，例如316L，317L和304L不锈钢。

本发明特别适用于上述的合金，其还包含一些微量渣形成元素即Al、Ti、Si、Ca和Zr。如上所述，现有技术中消除焊缝夹渣和黑点的途径是围绕将渣形成元素保持在低于如表2列出的一定的最大容许含量级别进行的。这些方法是很昂贵的，由于必须采用严格的精炼工序和/或昂贵的原材料。按照本发明，所述被焊合金可包括一种或多种含量大于上述最大容许值的所述渣形成元素。所以，按照本发明，能够完全避免现有技术中采用昂贵原材料和操作工序的这种途径来避免焊缝夹渣和黑点的形成。

这在下列表5中更充分地描述，它表明本发明合金中的可被增加的渣形成元素的含量级别，且没有焊缝夹渣或黑点形成。进一步在表中“现有技术最大值”一栏中显示出在现有技术中避免黑点和焊缝夹渣的渣形成元素的最大值，如在上述表2中列出的那样，并且表示出按照本发明被焊钢中这些元素的含量可被增加，而不形成黑点和焊缝夹渣。类似地，“多杂质”和“高杂质”栏表示出更高的渣形成元素含量，按照本发明，它们在被焊接钢中是被容许的，不会形成黑点和焊缝夹渣。

表5

渣形成元素可接受的含量级别

成分现有技术最大值多杂质高杂质

Al ＞0.010 ≥0.020 ≥0.60

Ti ＞0.014 ≥0.020 ≥0.7

Si ＞0.1 ≥0.75 ≥1.5

Ca ＞0.02 ＞0.02 ≥0.024

Zr ＞0.05 ≥0.05 ≥0.15

这样，表5表示出按照本发明例如包含大于0.1％(重量百分比)Si的合金可被焊接，而不会形成黑点或焊缝夹渣，尽管0.1％(重量百分比)在现有技术中被认为是不形成黑点和焊缝夹渣的焊缝的这种元素的最大容许含量。类似地，表5也表示出不形成黑点和焊缝夹渣的可被焊接的多杂质合金，尽管它们包含更高级别的渣形成元素，例如大于0.75％(重量百分比)或甚至大于1.5％(重量百分比)的Si。因此可以理解，按照本发明，可以完全消除在现有技术工艺过程中采用昂贵的精炼和原材料的选择工序来避免黑点和焊缝夹渣的形成。

按照如上所述的本发明的优选实施例，为了焊接而选择的合金的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率被控制在相当窄的范围内，例如1.45-1.55，1.5-1.67等。实际上，通过在钢厂利用传统的合金形成和处理工艺调节这些合金的化学成分来实现这种控制可能是很难的事情。所以，在本发明的另一个实施例中，提供了一种新的简单的在制造过程中调节候选奥氏体不锈钢化学成分的工艺过程以达到这种窄的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率。

就此而论，铜被认为是不锈钢化学成分中的一种不需要的微量元素，因为没有确实可行的方法将铜从含铁合金中提炼出来。所以，在大多数不锈钢的制造过程中要减小铜的含量，铜的含量通常在仅约0.10％或更低，含铜量很少超过0.5％(重量百分比)。

然而，按照本发明的这一方面，有意将铜添加到候选合金中以减少Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，使其在所需范围1.45-1.67内。特别地，按照本发明的这一方面，候选合金的铜含量被增加到普通自然背景值0.10％(重量百分比)之上，较好到0.25％(重量百分比)之上，最优选到0.35％(重量百分比)之上。确实，在一些场合，候选合金的铜含量可以是0.50％(重量百分比)或甚至更高，从而容许所述Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率很容易被降低。

按照本发明的这一方面，可以以任何传统方式将铜添加到候选合金钢水中。例如，当将钢水已经充分混合但是在浇铸之前，可将铜加入到钢水包冶金台(ladle matallurgy station)的合金钢水中。另一方面，可在合金生产制造过程中将铜加入到所述钢水中。例如，铜可以是在经受电弧炉初始熔化的炉料中的初始组分之一，或者在氩-氧脱碳(AOD)或合金生产操作过程中的后期阶段的其它传统处理过程中，可将铜与其它元素添加物一起添加。在任何情况下，在合金生产过程中有意地添加铜来降低候选低碳奥氏体不锈钢的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率以便使得该比率达到或接近约1.45-1.67的所需范围是一种容易的方法。另外，增加铜的好处在于它能帮助减小腐蚀区域并且减少微生物诱发腐蚀(MIC)。

按照本发明的又一个方面，利用AOD/VAR可以达到Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的所需较窄范围。在真空电弧再熔工艺过程中(VAR)，含有最终产品所需化学成分的铸钢电极被滴熔到水冷铜模中。这种再熔是在很低的压力条件下实现的，通常不超过0.1Torr。这种VAR工艺过程用来去除在钢水中的溶解气体，通常是氧气和氢气。所述VAR工艺过程也去除氮气，这样为进一步调节Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率提供了一个机会。所述VAR工艺过程也去除锰。在化学成分中降低氮和/或锰含量将增加Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率。在一个通常的VAR工艺过程中，在一个几乎完全真空的条件下，熔化可损失掉电极中约50％的氮和10％-20％的锰，在一种部分真空的条件下，熔化可损失电极中约10％-20％的氮，没有锰的损失。

这样在VAR再熔化过程中去除的氮量部分地取决于抽真空的程度。由于在所述VAR工艺过程之前已知钢水的化学成分，所以，被去除的氮和锰的含量可以通过控制在所述VAR系统中被抽真空达到的真空度来控制。这样，如果Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率低(例如低于1.45)，则可利用VAR工艺过程来将该比率向上调节到所需的范围。

所述AOD工艺过程和VAR工艺过程的结合也可以被用于紧紧地控制钢水最终的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率。如上所述，铜可被加入到钢水中(例如在钢水包冶金台)，以降低所述Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率。例如，可添加铜而使得所述比率正好低于1.45，例如约1.43。然后采用所述VAR工艺过程通过去除氮和锰将该比率升高到所需范围，例如1.45-1.55。还应当注意，如果在系统中抽的真空度相对固定，在所述AOD工艺过程中去除的氮和锰量可被准确地预测。所以，在所述AOD工艺过程中，例如可在钢水包冶金台添加氮，以便在所述VAR工艺过程之后达到目标当量比率。

实施方案

为了进一步描述本发明，提供了下列使用实施例：

实施例1-7

外径为2.0英寸内径为1.87英寸的2”无缝管由316L不锈钢的七炉不同钢水生产。这些钢的成分、它们的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率以及它们的由一个费歇尔铁素体显示器(Fischer ferritescope)测量的铁素体含量在下列表6中列出：

表6

4 6 2 3 5 7 1Cr 16.88 17.03 16.92 17.19 17.4 17.54 16.8Mo 2.09 2.11 2.06 2.05 2.11 2.26 2.1Si 0.41 0.41 0.34 0.36 0.5 0.49 0.4Nb 0.015 0.016 0.014 0.025 0.01 0.012 0.011Ti 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01Ni 12.92 13.05 12.69 12.38 12.37 12.42 10.22Mn 1.25 1.31 1.16 1.81 1.07 1.09 1.82C 0.022 0.024 0.024 0.014 0.018 0.022 0.012N 0.04 0.041 0.044 0.051 0.018 0.011 0.052Cu 0.41 0.26 0.28 0.23 0.22 0.23 0.3Ni eq 14.77 14.83 14.48 14.20 13.57 13.63 12.09Cr eq 20.42 20.60 20.31 20.62 21.09 21.43 20.33Creq/Nieq 1.38 1.39 1.40 1.45 1.55 1.57 1.68％铁素体 0 0.15 0.27 0.82 2.07 3.04 3.91

每一根管子被分成几段，采用Hobart CT 150 DC自熔焊接焊机将每根管子的两部分自熔焊接在一起。焊缝在一个手套式工作箱内在96％氩-4％氢保护气体作用下完成，焊接电流47安培，焊接速度6.3英寸/分(in./min)。电极为标准的3/32英寸的加有氧化钍的钨极。之后，肉眼目测所形成的焊缝，检查黑点和焊缝夹渣。此外，对每一个焊缝显微照相，这些显微照片在图3中列出。已经发现在每一种场合，即被焊接钢的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率为1.45或更高的这种场合，能够形成没有黑点和夹渣的高质量焊缝。另一方面，由Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率低于1.45的钢形成的焊缝显示出严重的黑点和夹渣。

这种结果在图3中直观地描述出，其中可以看到在实施例4、6和2中(其中这些钢的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率分别为1.38，1.39和1.40)的焊缝中出现了严重的黑点和夹渣，而在实施例3，5，7和1(其中这些钢的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率分别为1.45或更高)中的焊缝实质上没有出现黑点或夹渣)。这就显示出保持焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率为约1.45或更高的重要性，以便当按照本发明将奥氏体不锈钢部分焊接在一起时，抑制或防止黑点和焊缝夹渣的形成。

实施例8到28

具有从1/4到2.0英寸外径(OD’)的不锈钢管由另外21炉316L不锈钢钢水制成。这些钢的组分在下列表7中给出：

表7

Cr Mo Si Nb Ti Ni

8 17.4400 2.6100 0.5100 0.0012 0.0006 14.1400

9 17.3700 2.6300 0.5300 0.0051 0.0005 14.1000

10 17.4400 2.6300 0.5100 0.0007 0.0009 14.0400

11 17.3700 2.6100 0.6400 0.0015 0.0007 14.0100

12 16.6800 2.1400 0.3100 0.0060 0.0008 12.2000

13 16.4600 2.3400 0.5600 0.0014 0.0007 12.6100

14 16.2900 2.3400 0.5200 0.0028 0.0005 12.4200

15 16.9700 2.3300 0.5500 0.0024 0.0005 12.4800

16 17.2000 2.2900 0.0100 0.0005 0.0013 13.3100

17 17.0500 2.3400 0.4900 0.0026 0.0005 12.6700

18 16.6200 2.3400 0.5500 0.0066 0.0011 12.3400

19 17.9300 2.2500 0.2000 0.0530 0.0100 13.2800

20 16.5800 2.3200 0.7400 0.0140 0.0018 13.0700

21 17.5300 2.3900 0.5300 0.0170 0.0005 12.4600

22 17.4100 2.2000 0.4700 0.0061 0.0005 12.3300

23 16.8500 2.1300 0.3900 0.0010 0.0036 10.9300

24 17.4500 2.1700 0.5400 0.0016 0.0006 12.5100

25 16.8400 2.1300 0.3200 0.0160 0.0005 10.1500

26 17.5400 2.0800 0.4400 0.0013 0.0005 12.1000

27 17.4600 2.1100 0.3100 0.0018 0.0009 12.1600

28 16.5300 2.6300 0.3800 0.0061 0.0005 10.1600

Mn C N Cu P S

8 1.6600 0.0320 0.0280 0.3500 0.0190 0.0070

9 1.6900 0.0260 0.0380 0.2800 0.0230 0.0060

10 1.6700 0.0270 0.0350 0.2800 0.0220 0.0070

11 1.6500 0.0210 0.0320 0.2400 0.0250 0.0070

12 1.1400 0.0200 0.0210 0.3000 0.0300 0.0070

13 1.3500 0.0300 0.0078 0.0500 0.0120 0.0080

14 1.3600 0.0280 0.0078 0.0500 0.0110 0.0110

15 1.3900 0.0430 0.0100 0.0500 0.0120 0.0070

16 0.0200 0.0080 0.0030 0.0100 0.0040 0.0030

17 1.3200 0.0320 0.0063 0.0500 0.0100 0.0070

18 1.3700 0.0310 0.0092 0.0500 0.0160 0.0080

19 0.2600 0.0210 0.0069 0.0500 0.0190 0.0010

20 0.1500 0.0140 0.0080 0.0500 0.0170 0.0010

21 1.1100 0.0290 0.0230 0.2600 0.0170 0.0060

22 1.0500 0.0200 0.0210 0.2200 0.0210 0.0070

23 1.5400 0.0240 0.0660 0.2200 0.0170 0.0070

24 0.2600 0.0220 0.0098 0.0500 0.0150 0.0080

25 1.4100 0.0140 0.0750 0.3000 0.0250 0.0160

26 0.2900 0.0150 0.0100 0.0500 0.0220 0.0110

27 0.2500 0.0140 0.0078 0.0500 0.0250 0.0090

28 1.8200 0.0220 0.0540 0.0250 0.0120 0.0110

将每一种这些不锈钢管分成若干部分。然后将每一管的两部分采用轨道焊接系统自熔焊接在一起。焊缝在有100％ Ar保护气体的一个手套式工作箱内完成。焊接电流为20到47安培，焊接速度为0.5到8.3英寸/分。电极为标准的3/32英寸的加有氧化钍的钨极。对于每一炉钢水，管子未焊接部分的一部分加上焊缝必须经受抗腐蚀试验。在一个试验中，被试验金属的孔蚀电位由ASTM G-61来确定。在这一种试验方法中，外部电源用于逐渐升高在给定溶液中的被测试材料的电位，同时测量电流，直到出现孔蚀。电流迅速增加的电位是由于因所述孔蚀电位而确定的孔蚀的缘故。高的孔蚀电位表示对孔蚀的较高的抵抗能力。

在另一种试验中，临界孔蚀温度是由ASTM G-150来确定的。在这一种试验方法中，在一个给定电位电流强度迅速增加而超过给定限度的那个温度被确定出。采用一种NaCl溶液并且在无源区域保持电位恒定。从0℃开始，温度以每分钟1℃的速度缓慢增加直到出现孔蚀。

在这些试验中使用的各种钢的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率、这些钢的铁素体含量和所得到的结果在下列表8中列出。此外，在这些钢中Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率和铁素体含量之间的关系在图2中已经示意性地描述。

表8

镍当量铬当量铬当量/ AR CPT 焊后CPT AR电位焊后电位铁素体百分比

镍当量平均值平均值平均值平均值含量最大值

8 16.11 21.78 1.35 23.1 20.6 689 439 0.21

9 16.02 21.78 1.36 25.4 23.1 1101 601 0.23

10 15.93 21.81 1.37 25.7 20.1 1108 637 0.29

11 15.68 21.91 1.40 23.1 18.2 641 523 0.3

12 13.59 20.09 1.48 13.0 10.2 341 330 0.7

13 13.85 20.51 1.48 15.3 10.6 400 252 1.21

14 13.62 20.28 1.49 15.8 13.1 663 326 2.23

15 14.05 20.99 1.49 20.0 13.9 520 417 1.36

16 13.54 20.36 1.50 42.3 22.3 963 753 1.62

17 13.92 21.00 1.51 29.5 12.4 749 356 1.81

18 13.63 20.67 1.52 22.5 12.3 507 244 2.38

19 13.97 21.45 1 54 34.6 23.9 1143 882 2.39

20 13.59 20.90 1.54 21.8 16.4 487 453 1.73

21 14.03 21.63 1.54 33.2 22.6 1140 522 2.24

22 13.61 21.14 1.55 23.9 15.9 586 418 3.93

23 13.09 20.37 1.56 17.1 13.2 394 351 3.23

24 13.26 21.24 1.60 20.8 20.4 669 542 3.87

25 12.26 20.27 1.65 18.7 4.1 593 235 4.53

26 12.71 21.05 1.66 16.5 15.5 656 507 5.15

27 12.71 21.12 1.66 19.6 16.3 681 574 3.58

28 12.00 20.72 1.73 20.4 7.0 661 257 6.4

AR＝As receiVed(所得到的)

从上面可以看到，如通过孔蚀电位和临界孔蚀温度(CPT)这两种方法测量的那样，所有焊缝的抗蚀性是良好的。然而，其Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率为1.55或更低且其铁素体含量为约3％(重量百分比)或更少的那些焊缝，当采用它们的临界孔蚀温度测量时具有甚至更好的抗蚀性。这在图4，5，6和7中更清楚地表示出，在这些图中示意性地表示出作为Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率和铁素体含量函数的所形成焊缝的临界孔蚀温度。如在图4和图5中所示，当Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率从低于1.45增加到约1.55时，由临界孔蚀温度测量的抗蚀性仅稍微减小。然而，当Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率增加至高于约1.55时，焊缝的抗蚀性很迅速地降低。类似的结果在图6和图7中也表示出，这些图中示出当焊缝铁素体含量超过约3％(重量百分比)时，抗蚀性开始大大迅速降低。这些结果表示具有在约1.45到约1.55之间的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的焊缝中不仅没有黑点和焊缝夹渣，而且具有良好的抗蚀性，特别是当这些焊缝的铁素体含量为3％(重量百分比)或更低时。

尽管根据其具体实施例对本发明进行了描述和说明，但这仅仅是为了解释的目的，而不是用于限制，很显然对于本领域技术人员来说，在不超出附加权利要求限定范围的前提下可以对这些具体实施例进行其它的改进和修改。

Claims

1.一种被焊接制品，包括由相同或不同奥氏体不锈钢制成的第一和第二部分，这些部分被一奥氏体焊缝接合在一起，该焊缝包含其量大于下述最小值的至少一种下列元素：

元素最小含量，重量％

Al 0.01

Ti 0.014

Si 0.1

Ca 0.02

Zr 0.05其特征在于，所述焊缝的成分还被选择成使得该焊缝稍具磁性但具有重量百分比不大于约5％的铁磁体，由此避免黑点或焊缝夹渣的形成。

2.一种如权利要求1所述的被焊接制品，其特征在于，所述焊缝具有的铬当量/镍当量(Cr-eq/Ni-eq)比率R为约1.5到2.0，其中

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu。

3.一种如权利要求2所述的被焊接制品，其特征在于，所述第一和第二部分的每一个的铬当量/镍当量比率约为1.5到2.0。

4.一种如权利要求1所述的被焊接制品，其特征在于，所述焊缝的铬当量/镍当量比率约为1.45到1.67，其中

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu。

5.一种如权利要求4所述的被焊接制品，其特征在于，所述焊缝的铬当量/镍当量比率约为1.45到1.55。

6.一种如权利要求4所述的被焊接制品，其特征在于，所述焊缝的铬当量/镍当量比率约为1.5到1.67。

7.一种如权利要求1所述的被焊接制品，其特征在于，第一部分和第二部分是由具有下列成分的相同或不同合金制成的：

成分含量，重量％

C 0.10 最大

Mn 9 最大

P 0.05 最大

S 0.04 最大

Cr 16-25

Ni 8-25

Mo 7 最大

N 0.7 最大

8.一种如权利要求7所述的被焊接制品，其特征在于，所述第一部分和第二部分是由300系列不锈钢制造的。

9.一种如权利要求8所述的被焊接制品，其特征在于，所述第一部分和第二部分是由316L不锈钢制造的。

10.一种如权利要求1所述的被焊接制品，其特征在于，所述焊缝含有重量百分比0.3到5％的铁素体。

11.一种如权利要求1所述的被焊接制品，其特征在于，所述焊缝是通过自熔焊接方法形成的。

12.一种如权利要求1所述的被焊接制品，其特征在于，所述制品是供应高纯度流体的管道或管子系统。

13.一种如权利要求12所述的被焊接制品，其特征在于，所述第一部分、第二部分或这二者是管子。

14.一种当将不锈钢部件焊接起来时防止形成黑点或焊接夹渣的方法，其中形成金属熔池并且使其凝固，由此形成一种奥氏体焊缝，该焊缝包含至少一种其量大于下述最小含量值的下列渣形成元素：

成分最小含量，重量％

Al 0.01

Ti 0.014

Si 0.1

Ca 0.02

Zr 0.05其特征在于，形成金属熔池的成分还被选择成使得焊缝包含足够的铁素体以使其稍具磁性、但不超过重量百分比约5％的铁磁体。

15.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝的铬当量/镍当量比率R约为1.5到2.0，其中：

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu。

16.一种如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一和第二部分的每一个的铬当量/镍当量比率约为1.5到2.0。

17.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝的铬当量/镍当量比率R约为1.45到1.67，其中：

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu。

18.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述焊缝的铬当量/镍当量比率约为1.45到1.55。

19.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述焊缝的铬当量/镍当量比率约为1.5到1.67。

20.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一部分和第二部分是由具有下列成分的相同或不同合金制成的：

成分含量，重量％

C 0.10 最大

Mn 9 最大

P 0.05 最大

S 0.04 最大

Cr 16-25

Ni 8-25

Mo 7 最大

N 0.7 最大

21.一种如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第一和第二部分是由300系列不锈钢制成的。

22.一种如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一和第二部分是由316L不锈钢制成的。

23.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝包含重量百分比为0.5-3.0％的铁素体。

24.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝是通过自熔焊接方法形成的。

25.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述制品是供应高纯度流体的管道或管子系统。

26.一种如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一部分、第二部分或这二者是管子。

27.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝是通过熔池的凝固形成的，通过将第一部分的一部分、第二部分的一部分以及与所述第一和第二部分分开的独立焊件熔化在一起而形成熔池，

其中所述第一部分、第二部分和焊接件分别被选择成使得所述焊缝具有约1.5到2.0的铬当量/镍当量比率。

28.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝是通过自熔焊接方法形成的。

29.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述各部分被自熔焊接在一起，其中形成金属熔池的成分被选择成获得一种焊缝，该焊缝含有足够的铁素体以使其稍具磁性、但不超过重量百分比5％的铁素体，

(1)确定被焊接在一起的各候选部件的铬当量/镍当量比率，其中：

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu，

(2)在自熔焊接过程中排除所有不具备约1.5-2.0铬当量/镍当量比率的候选部件。

30.一种如权利要求29所述的方法，其特征在于，去除不具有约1.5-2.0铬当量/镍当量比率的部件，而是从供应商那里仅得到具有约1.5-2.0铬当量/镍当量比率的钢制部件。

31.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述焊缝是通过熔池的凝固形成的，通过将第一部分的一部分、第二部分的一部分以及与所述第一和第二部分分开的独立焊件熔化在一起而形成熔池，其中金属熔池被选择成获得一种焊缝，该焊缝含有足够的铁素体以使其稍具磁性、但不超过重量百分比5％的铁素体，

(1)确定第一部分的铬当量/镍当量比率，其中：

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu，

(2)确定第二部分的铬当量/镍当量比率；以及

(3)选择一个具有一定铬当量/镍当量比率的焊接件，使得所产生的焊缝具有约1.45到2.0的铬当量/镍当量比率。

32.一种如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述焊接件被选择成使得焊缝具有约1.45到1.67的铬当量/镍当量比率。

33.一种如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述焊接件被选择成使得焊缝具有约1.5到1.67的铬当量/镍当量比率。

34.一种如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述焊接件被选择成使得焊缝具有约1.45到1.55的铬当量/镍当量比率。

35.一种改进奥氏体不锈钢焊接的方法，其特征在于在生产过程中向不锈钢中加入一定量的铜，使得所生产的钢水具有约1.45到1.55范围内的铬当量/镍当量比，其中

Cr当量＝Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而

Ni当量＝Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu。

36.一种如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述添加铜的步骤是在钢水包冶金台进行的。

37.一种如权利要求35所述的方法，其特征在于，在生产过程中将铜加入不锈钢中以降低钢的铬当量/镍当量比率，之后，所述钢经过真空电弧再熔化而从中去除氮和锰以便由此将所述钢的铬当量/镍当量比率增加到1.45-1.55。