1. 不(bu)同(tong)電(dian)弧焊(han)焊(han)接方法的試驗
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(shi)驗(yan)結果(guo)與評(ping)估
a. 焊接接頭微觀組織
利用上(shang)(shang)述焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)(fang)法(fa)得到的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏觀形(xing)貌(mao)如圖4-7所示(shi)，其中(zhong)，SAW反面(mian)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)因(yin)為局部區(qu)(qu)域未填滿(man)，用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)進行了(le)少量填補。不(bu)(bu)過從圖中(zhong)可以看出(chu)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)(cheng)形(xing)均較(jiao)完好，沒有(you)發現咬邊、夾渣等缺陷。取(qu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)上(shang)(shang)部大(da)致相(xiang)(xiang)同部位(wei)及(ji)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)組織(zhi)進行對比(bi)(bi)(bi)(bi)分析，如圖4-8所示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)都含(han)(han)有(you)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)和鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)混合(he)組織(zhi)。在不(bu)(bu)同焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)，發現有(you)三種(zhong)形(xing)態(tai)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，但由于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)不(bu)(bu)同部位(wei)合(he)金成(cheng)(cheng)分和冷(leng)卻(que)速度的(de)(de)(de)(de)差異，三種(zhong)形(xing)態(tai)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)比(bi)(bi)(bi)(bi)例也(ye)有(you)所不(bu)(bu)同。對于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例，由于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)所含(han)(han)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)Ni、N含(han)(han)量較(jiao)高，同時(shi)受多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)上(shang)(shang)層對下層再熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)中(zhong)上(shang)(shang)部奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例較(jiao)高，達到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)兩相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)(bi)例相(xiang)(xiang)差不(bu)(bu)大(da)，在50％左右。對于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)（HAZ），三者的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)所占比(bi)(bi)(bi)(bi)例相(xiang)(xiang)差不(bu)(bu)大(da)，均在55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)因(yin)累積熱(re)(re)輸入(ru)較(jiao)大(da)，熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)鐵素(su)體(ti)(ti)平均晶粒尺寸(cun)較(jiao)SAW要大(da)，而鐵素(su)體(ti)(ti)晶粒尺寸(cun)將是影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)(de)一個因(yin)素(su)。另(ling)外，三者焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)均未發現金屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)，說明三種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)輸入(ru)均在合(he)理的(de)(de)(de)(de)范圍之內。
b. 焊接接頭(tou)力學性能(neng)
接(jie)(jie)(jie)頭力(li)學拉伸(shen)結(jie)果：SMAW 焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭抗(kang)拉強度為(wei)(wei)780MPa，在(zai)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)斷裂(lie)；而TIG與(yu)SAW接(jie)(jie)(jie)頭強度分別(bie)(bie)為(wei)(wei)790MPa和(he)785MPa，斷在(zai)母(mu)材區(qu)(qu)。三者(zhe)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)抗(kang)拉強度與(yu)母(mu)材相當。圖4-9所示(shi)為(wei)(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭焊(han)縫區(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母(mu)材在(zai)-196～-20℃溫(wen)度區(qu)(qu)間的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能量(liang)(liang)的(de)對比，結(jie)果表明母(mu)材具有較高(gao)的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能量(liang)(liang)，且韌脆轉變溫(wen)度較低。從圖4-10中可以(yi)看(kan)出(chu)：-40℃時，TIG焊(han)與(yu)SAW焊(han)縫的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能量(liang)(liang)分別(bie)(bie)為(wei)(wei)133J和(he)78J，明顯高(gao)于(yu)SMAW的(de)37J;對于(yu)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，SAW 接(jie)(jie)(jie)頭熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)因累積熱(re)(re)輸入最小，晶粒尺寸長大情況(kuang)最小，沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能量(liang)(liang)最高(gao)，為(wei)(wei)207J，高(gao)于(yu)TIG的(de)122J和(he)SMAW的(de)109J。上述(shu)結(jie)果對于(yu)不同(tong)三種焊(han)接(jie)(jie)(jie)方法均滿足ASTM A923-06（B）標準對2205雙相不銹(xiu)鋼焊(han)縫區(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能量(liang)(liang)的(de)要求。
c. 接頭腐蝕性能(neng)
圖4-11所示為三(san)種焊(han)(han)接(jie)方法(fa)得到的焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)點腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)比(bi)較(jiao)。SMAW接(jie)頭(tou)由于(yu)焊(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)含有一些硅、錳氧(yang)化物夾(jia)雜，焊(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)氧(yang)位較(jiao)高(gao)，耐蝕(shi)性較(jiao)差，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)在9mg／(d㎡d）左右，仍(reng)能滿(man)足(zu)ASTMA923-06（C）標準(zhun)的小(xiao)于(yu)10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和SAW焊(han)(han)縫(feng)(feng)耐蝕(shi)性較(jiao)好，失重速(su)率(lv)(lv)均小(xiao)于(yu)1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)焊(han)(han)縫(feng)(feng)腐(fu)蝕(shi)和沖擊(ji)性能，可采(cai)用短弧焊(han)(han)和減少弧焊(han)(han)過程焊(han)(han)條擺動(dong)的方法(fa)。
總之(zhi)，通過對于中厚2205雙相(xiang)不(bu)銹鋼板的整體評估，可以認(ren)為：TIG接(jie)頭綜合(he)性能最好，SAW其次，SMAW較(jiao)差。但SAW效率較(jiao)高，焊(han)(han)接(jie)雙相(xiang)不(bu)銹鋼中厚板時，該焊(han)(han)接(jie)方法將是一種不(bu)錯的選擇。
