1. 不同(tong)電弧焊焊接方法(fa)的試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙相不銹鋼，采用焊條電弧焊（SMAW）、鎢極氬弧焊（TIG）和埋弧焊（SAW）的焊接接頭進行性能比較。焊材分別采用Avesta的2205AC／DC焊條、ER2209-TIG焊絲和ER2209-SA焊絲。焊條直徑為3.2mm和4.0mm兩種，TIG焊絲φ2.4mm，SAW焊絲φ3.2mm。埋弧焊劑為 Avesta805型。材料的主要成分及性能見表4-24和表4-25。其中，材料點蝕當量按公式PREN=Cr％＋3.3×Mo％＋16×N％計算。
焊接試板加工成400mm×200mm×15mm，平板拼焊，不同焊接方法的X形坡口設置見表4-26。焊件坡口焊前均經過丙酮去油污處理。SMAW采用雙面多層焊，正反面各4道，每層熱輸入在1.0～1.5kJ／mm之間。TIG焊正面5道、反面4道，焊接保護氣為Ar＋1.5％N2，每層熱輸入均在1.1～1.8kJ／mm之間。SAW采用正反面單道焊，每道熱輸入均在2.0kJ／mm左右。各種焊接方法的層間溫度都小于150℃。
2. 試驗(yan)結果與評估
a. 焊接接頭微觀(guan)組(zu)織(zhi)
利(li)用上(shang)述焊(han)(han)(han)接方法得到的(de)焊(han)(han)(han)接接頭宏觀形(xing)貌(mao)如圖(tu)(tu)4-7所(suo)示，其中(zhong)，SAW反(fan)面焊(han)(han)(han)接因為局部(bu)區(qu)域(yu)未(wei)填滿(man)，用焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)進(jin)行了少量(liang)填補(bu)。不過從圖(tu)(tu)中(zhong)可以看出，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)成形(xing)均(jun)(jun)較完好，沒有(you)發(fa)(fa)現咬邊、夾渣等缺陷。取焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)上(shang)部(bu)大(da)致(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)部(bu)位及熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)組(zu)(zu)織(zhi)進(jin)行對比(bi)分析，如圖(tu)(tu)4-8所(suo)示，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)金屬(shu)都含有(you)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)混合(he)組(zu)(zu)織(zhi)。在不同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)，發(fa)(fa)現有(you)三(san)種形(xing)態的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)，但由于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)不同(tong)(tong)部(bu)位合(he)金成分和冷(leng)卻速度的(de)差異，三(san)種形(xing)態的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)比(bi)例也有(you)所(suo)不同(tong)(tong)。對于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例，由于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)條所(suo)含奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)(su)(su)(su)Ni、N含量(liang)較高，同(tong)(tong)時(shi)受(shou)多道焊(han)(han)(han)上(shang)層對下層再熱(re)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)，其焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)中(zhong)上(shang)部(bu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例較高，達到61.8％；而(er)TIG與SAW焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差不大(da)，在50％左右。對于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ），三(san)者的(de)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)所(suo)占(zhan)比(bi)例相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差不大(da)，均(jun)(jun)在55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)因累積熱(re)輸入較大(da)，熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)平均(jun)(jun)晶粒(li)尺(chi)寸(cun)較SAW要大(da)，而(er)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)晶粒(li)尺(chi)寸(cun)將是(shi)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)沖擊性能的(de)一(yi)個因素(su)(su)(su)(su)。另外(wai)，三(san)者焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)均(jun)(jun)未(wei)發(fa)(fa)現金屬(shu)間相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，說明(ming)三(san)種焊(han)(han)(han)接方法的(de)熱(re)輸入均(jun)(jun)在合(he)理的(de)范(fan)圍之(zhi)內。
b. 焊接接頭力學性能
接(jie)頭(tou)力學拉伸(shen)結果：SMAW 焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)抗(kang)拉強度(du)(du)為(wei)(wei)780MPa，在熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)斷裂；而(er)TIG與(yu)SAW接(jie)頭(tou)強度(du)(du)分別為(wei)(wei)790MPa和(he)785MPa，斷在母(mu)材區(qu)(qu)(qu)。三(san)者接(jie)頭(tou)的(de)(de)抗(kang)拉強度(du)(du)與(yu)母(mu)材相當(dang)。圖4-9所示(shi)為(wei)(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)焊(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母(mu)材在-196～-20℃溫度(du)(du)區(qu)(qu)(qu)間(jian)的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收能量(liang)的(de)(de)對比，結果表明母(mu)材具(ju)有較(jiao)高的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收能量(liang)，且(qie)韌脆轉變溫度(du)(du)較(jiao)低。從圖4-10中(zhong)可以看出：-40℃時(shi)，TIG焊(han)(han)與(yu)SAW焊(han)(han)縫的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收能量(liang)分別為(wei)(wei)133J和(he)78J，明顯高于(yu)SMAW的(de)(de)37J;對于(yu)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭(tou)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)因累積熱(re)(re)輸入最小，晶粒尺(chi)寸長大情(qing)況最小，沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收能量(liang)最高，為(wei)(wei)207J，高于(yu)TIG的(de)(de)122J和(he)SMAW的(de)(de)109J。上述結果對于(yu)不(bu)同三(san)種焊(han)(han)接(jie)方法均(jun)滿足ASTM A923-06（B）標準對2205雙相不(bu)銹鋼焊(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收能量(liang)的(de)(de)要求。
c. 接頭腐(fu)蝕(shi)性能
圖(tu)4-11所示為三種焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法得到的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)點腐(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)比較。SMAW接(jie)頭(tou)由于焊(han)(han)(han)縫中(zhong)含(han)有一些硅、錳氧(yang)化物夾雜，焊(han)(han)(han)縫中(zhong)氧(yang)位(wei)較高，耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)較差，腐(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)在(zai)9mg／(d㎡d）左右，仍(reng)能(neng)滿(man)足ASTMA923-06（C）標準的(de)小于10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)(han)縫耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)較好(hao)，失重(zhong)速率(lv)(lv)均小于1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善焊(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫腐(fu)蝕(shi)和(he)沖擊(ji)性(xing)能(neng)，可采(cai)用(yong)短弧(hu)焊(han)(han)(han)和(he)減少弧(hu)焊(han)(han)(han)過(guo)程焊(han)(han)(han)條擺(bai)動的(de)方(fang)法。
總之，通過(guo)對于(yu)中厚(hou)2205雙相(xiang)不銹(xiu)鋼板(ban)的整體評(ping)估，可(ke)以認為：TIG接(jie)(jie)(jie)頭綜合性(xing)能最好(hao)，SAW其次(ci)，SMAW較差。但SAW效率較高，焊接(jie)(jie)(jie)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中厚(hou)板(ban)時，該焊接(jie)(jie)(jie)方(fang)法將是一(yi)種不錯的選擇。
