做不锈钢焊管这行，有个场景几乎人人碰过：客户收货以后拿一块磁铁往焊缝上一贴，吸住了，当场就打电话来问是不是材质造了假，要求退货或者找第三方仲裁。明明质保书上写的是 304，怎么焊缝就有磁性了？

这件事的答案不在货真货假上，而在焊缝的组织里。奥氏体不锈钢本身几乎不带磁性，可焊缝里天生就会留一点带磁性的组织，这一点点组织既是有意为之，也是焊接工艺决定的。

这篇把几件事说清：焊缝为什么带磁性、焊缝里为什么非要留那点铁素体、除了焊缝还有哪些地方会出磁性、焊接方法和热处理怎么影响这些。末尾落到采购和监理要盯的几项。

焊缝带磁性，多半不是材质出了问题

先分清两种组织的脾气。常温下，奥氏体是面心立方晶格，本身没有磁性；铁素体是体心立方晶格，是有磁性的。人们习惯用磁铁能不能吸住来分辨这两类不锈钢，问题就出在这个习惯上。

奥氏体不锈钢焊管的焊缝区，恰恰是一个容易富集铁素体的地方。焊缝金属的晶体是从熔池底部和边缘、沿着母材半熔化区残留的晶粒往外生长的，冷却结晶是在很不平衡的条件下快速完成的。焊池体积又小，凝固时成分偏析严重，所以焊缝里的铁素体含量往往比母材高，而且分布很不均匀。普通的 304 不锈钢焊缝，铁素体含量可以达到 5% 到 7%。

更要紧的是，这些铁素体是有意留下的。焊材在设计时就会加一点能促成铁素体的元素，让焊缝凝固后保留少量铁素体，目的是防止焊缝开裂，后面会细说。也就是说，焊缝带点磁性不但不算缺陷，反而是保证焊缝不裂的必要代价。

再看磁铁这一头。现在市面上常见的稀土钴永磁铁，磁场能量密度比传统的铁铬钴永磁铁高好几倍，吸力大得多。碰上焊缝里含量不高但确实存在的铁素体，它就可能吸附甚至吸住。一块强磁铁能吸住含微量铁素体的奥氏体不锈钢，这本身说明不了材质真假。

公开的行业案例里，有厂家给日资企业供货，客户就是靠磁铁吸住整根管判定材质不是奥氏体不锈钢，坚持送第三方仲裁，上海材料研究所检测中心给出的结论是材质合格、晶间腐蚀也合格。这类争议的根子，就是拿磁铁当材质判定工具。

焊缝里为什么非要留铁素体，多了少了都不行

焊缝留铁素体，主要为了防凝固裂纹，也就是常说的热裂纹。

奥氏体不锈钢焊缝在凝固的最后阶段，硫、磷这些杂质会在晶界上偏析，形成一层低熔点的液膜。这时候焊缝正在收缩并承受拉应力，液膜扛不住，就被拉成裂纹。如果焊缝里先凝固出一部分铁素体，晶粒之间就有了第二相把液膜隔开、把组织打散，凝固裂纹的倾向会大幅下降。所以全奥氏体组织的焊缝反而更容易裂，留一点铁素体是主动的安全措施。

数量上有区间。奥氏体不锈钢焊缝的铁素体，公开口径一般控制在铁素体数 FN 3 到 8，或者体积分数 4% 到 12% 这个范围。含量太低，抗裂的把握不足；含量也不能一味加高。

加多了的代价是耐蚀和韧性。铁素体在高温下长期服役，会转变成脆性的 σ 相，让材料变脆，耐腐蚀性能也跟着下降。所以铁素体含量是一个两头都要顾的指标，不是越高越好，也不是越低越好。

既然是个要控的指标，就得能测。铬镍奥氏体不锈钢焊缝和热影响区的铁素体含量测量，看 GB/T 1954-2008《铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法》，适用体积分数 0.1% 到 100% 的范围。方法有磁性测量法和金相法：磁性法利用铁素体有铁磁性、奥氏体基本无磁性的差别，测磁学参数再换算，操作快，适合现场筛查；金相法是把焊缝试样磨抛浸蚀后在显微镜下统计铁素体的面积比例，精度更高，适合要求准确的场合。结果都以铁素体的体积分数表示，精确到 0.1%。

磁性不全是焊缝的事，这几种要分开看

管子带磁性，来源不止焊缝一处，动手判断之前要先分清是哪种。

一种是形变马氏体。奥氏体不锈钢在冷变形下，一部分奥氏体会转变成马氏体，而马氏体是带磁性的。不锈钢焊管从带钢到成品，要经过辊弯成型、矫直、有些还要扩径，这些冷加工都会产生形变马氏体。规律是变形量越大、磁性越强，温度越高、磁性越弱。所以同一批管子，弯过、校过的地方，磁性可能比直段明显。

另一种是材质本身不对。如果管子用的是铁素体不锈钢或者马氏体不锈钢来冒充满 304，磁性会比形变马氏体强得多，而且几乎所有位置都有。这种情况就不能再用组织来解释，要做化学成分分析来确认，比如按 GB/T 11170 用火花放电原子发射光谱法测不锈钢的多元素含量。

还有一种来自焊接本身过热。奥氏体不锈钢焊接时温度不能过高，温度一高，靠铬撑起来的耐蚀性会被破坏，焊缝表面会出现明显氧化色。正常的焊缝外表面颜色是金黄色略带蓝色，如果变成紫黑色就说明温度过高，或者背面保护气体不足。焊缝表面出现锈痕、发黑，往往是耐蚀性已经下降的信号，这比带一点磁性更值得警惕。业内做奥氏体不锈钢焊缝验收，常会参考一套焊缝颜色对照图，按颜色深浅分级。

这么一分类就清楚了：焊缝带一点磁性属于正常组织现象，管子大面积带强磁性要警惕材质，焊缝表面发黑发锈则要追究焊接工艺。

怎么焊、要不要热处理，跟磁性连着

焊缝里铁素体多少，跟选哪种焊接方法、焊后做不做热处理关系很大，这一层也是用户订货时容易忽略的。

常见的不锈钢焊管焊接方法有几种。高频焊靠高频电流的集肤效应和邻近效应加热管坯边缘、再加压熔合，速度快、成本低，适合薄壁、中小口径的批量产品。钨极氩弧焊用钨电极加氩气保护，可以填丝也可以不填丝，焊缝纯净、成型好、没有飞溅，适合中大口径、薄壁以及食品医药这类卫生级、精密流体管，缺点是速度慢。等离子焊可以看成氩弧焊的升级，熔深更大、热变形小，用于中厚壁。激光焊能量密度高、热影响区窄，适合超薄壁和高精度管。实际生产中还有组合工艺，比如高频预热加氩弧焊、氩弧焊加等离子焊，用高频预热来提速度，焊缝质量能做到和常规氩弧焊相当。

焊接方法定了，交货状态还要定。GB/T 12771-2019《流体输送用不锈钢焊接钢管》把这些都规定得很细。它按制造方法和射线检测把钢管分成六类：I 类双面自动焊、焊缝 100% 全长射线探伤；II 类单面自动焊、100% 全长射线探伤；III 类双面自动焊、局部射线探伤；IV 类单面自动焊、局部射线探伤；V 类双面自动焊、不做射线探伤；VI 类单面自动焊、不做射线探伤。按交货状态又分三种：焊接状态记 +H，热处理状态记 +T，磨（抛）光状态记 +SP。标准默认热处理加酸洗状态交货，焊接状态要经双方协商并在合同里注明。

这里的「热处理」，对奥氏体不锈钢来说主要是固溶处理，标准里的口径是加热到 1040℃ 以上再快冷。固溶的作用是把焊接和加工过程中析出的碳化物重新溶回奥氏体，消除残余应力，让组织和耐蚀性回到比较均匀的状态。焊接状态的管子省掉了这道工序，价格便宜一些，但塑性和耐蚀性会打折扣，腐蚀工况或者后续要弯要胀的场合，就不宜用焊接状态交货。

交货状态还会影响试验怎么判。以压扁试验为例，外径不大于 168 毫米的钢管要做压扁，经热处理的试样压到外径的 1/3，未经热处理的压到外径的 2/3，压扁后不应出现裂缝和裂口。同样是合格，两个状态的严苛程度差了一截，这也是为什么规格书里要写清交货状态。

采购和监理要盯的几项

第一项，别用磁铁判材质。磁铁吸得住与否，只能说明有没有铁素体或马氏体，不能说明牌号对不对。要判材质，看化学成分报告；要看焊缝组织的量，就按 GB/T 1954 测铁素体含量。

第二项，看焊缝的外观和颜色。正常焊缝外表面是金黄色略带蓝色，出现明显的紫黑、发黑，或者内壁有严重氧化色，都指向焊接过热或者背面保护不足，要追问焊接工艺。

第三项，把交货状态和热处理制度写进合同。是 +H 还是 +T，热处理制度是多少，要不要酸洗钝化，这些都要写清。腐蚀工况下默认就不要焊接状态。

第四项，内焊缝余高按用途定。流体输送、要做通球的管，内焊缝余高要磨平或者控制到规定高度，不然既增加流阻，又容易在缝隙处积液积料引发腐蚀。订货时把内焊缝要不要平整、磨到多少写在技术条件里。

第五项，理清焊缝的试验和检测。外径不大于 168 毫米的做压扁试验；外径大于 168 毫米的做焊缝横向弯曲，180° 弯曲后焊缝不应有裂纹，同时按 GB/T 2651 做焊接接头横向拉伸，接头抗拉强度要匹配母材。耐蚀工况按 GB/T 4334 做晶间腐蚀试验；口内缺陷可用 GB/T 7735-2016 的自动涡流检测，焊缝内部缺陷用射线，按 NB/T 47013.2。合同里还要指定钢管类别，I 到 VI 类对应了不同的射线检测比例，选错了检测覆盖度就不是一个量级。

数据来源：来自公开网络。

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