1. 不同電弧焊焊接方(fang)法的試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙(shuang)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. 試驗結果與評(ping)估
a. 焊接接頭微觀組織(zhi)
利(li)用(yong)上述焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法得到的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接接頭(tou)宏(hong)觀(guan)形(xing)貌(mao)如(ru)圖4-7所(suo)示(shi)，其中，SAW反面(mian)焊(han)(han)(han)(han)(han)接因為局部(bu)(bu)區(qu)(qu)(qu)域未(wei)填滿(man)，用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)進行了少量填補。不(bu)過從圖中可以(yi)看出，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)(cheng)形(xing)均(jun)較(jiao)完好，沒有發現(xian)咬(yao)邊(bian)、夾渣等缺陷(xian)。取焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中上部(bu)(bu)大致相(xiang)(xiang)同部(bu)(bu)位及熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)組織進行對比(bi)分析，如(ru)圖4-8所(suo)示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬都含有奧(ao)氏(shi)體(ti)和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)混合組織。在(zai)(zai)不(bu)同焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中，發現(xian)有三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)形(xing)態(tai)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)，但由于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中不(bu)同部(bu)(bu)位合金(jin)成(cheng)(cheng)分和(he)冷卻速(su)度(du)的(de)(de)差異，三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)形(xing)態(tai)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)比(bi)例也有所(suo)不(bu)同。對于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)相(xiang)(xiang)比(bi)例，由于焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)所(suo)含奧(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)Ni、N含量較(jiao)高(gao)(gao)，同時受多道焊(han)(han)(han)(han)(han)上層對下(xia)層再熱(re)(re)(re)的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)中上部(bu)(bu)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)比(bi)例較(jiao)高(gao)(gao)，達到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)兩相(xiang)(xiang)比(bi)例相(xiang)(xiang)差不(bu)大，在(zai)(zai)50％左右。對于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ），三(san)者的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)所(suo)占比(bi)例相(xiang)(xiang)差不(bu)大，均(jun)在(zai)(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)因累積(ji)熱(re)(re)(re)輸入較(jiao)大，熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)鐵(tie)素(su)體(ti)平均(jun)晶(jing)粒尺寸較(jiao)SAW要大，而鐵(tie)素(su)體(ti)晶(jing)粒尺寸將是(shi)影(ying)響(xiang)(xiang)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)沖擊性能的(de)(de)一個因素(su)。另外，三(san)者焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)均(jun)未(wei)發現(xian)金(jin)屬間相(xiang)(xiang)，說明三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法的(de)(de)熱(re)(re)(re)輸入均(jun)在(zai)(zai)合理的(de)(de)范(fan)圍之內。
b. 焊接(jie)接(jie)頭力學性能(neng)
接(jie)頭(tou)力(li)學拉伸結果：SMAW 焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)抗(kang)拉強(qiang)度(du)為780MPa，在(zai)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)斷裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)頭(tou)強(qiang)度(du)分別(bie)為790MPa和(he)785MPa，斷在(zai)母材區(qu)(qu)(qu)。三者接(jie)頭(tou)的(de)抗(kang)拉強(qiang)度(du)與(yu)母材相當。圖4-9所示為SMAW和(he)TIG焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)焊(han)縫區(qu)(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母材在(zai)-196～-20℃溫度(du)區(qu)(qu)(qu)間的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)吸收能(neng)量的(de)對比，結果表明母材具有(you)較(jiao)高的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)吸收能(neng)量，且(qie)韌(ren)脆轉變溫度(du)較(jiao)低。從圖4-10中可以(yi)看出：-40℃時，TIG焊(han)與(yu)SAW焊(han)縫的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)吸收能(neng)量分別(bie)為133J和(he)78J，明顯高于(yu)(yu)SMAW的(de)37J;對于(yu)(yu)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭(tou)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)因(yin)累積熱(re)(re)輸入最小(xiao)，晶粒(li)尺寸(cun)長(chang)大情況(kuang)最小(xiao)，沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)吸收能(neng)量最高，為207J，高于(yu)(yu)TIG的(de)122J和(he)SMAW的(de)109J。上述結果對于(yu)(yu)不同三種焊(han)接(jie)方(fang)法均滿(man)足(zu)ASTM A923-06（B）標準對2205雙(shuang)相不銹鋼焊(han)縫區(qu)(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)(ji)吸收能(neng)量的(de)要求。
c. 接頭(tou)腐蝕性能
圖4-11所示為三(san)種焊接(jie)方法得到(dao)的焊接(jie)接(jie)頭點腐(fu)蝕(shi)速率比較(jiao)(jiao)。SMAW接(jie)頭由于焊縫(feng)(feng)中含有一些硅、錳氧(yang)化物夾雜，焊縫(feng)(feng)中氧(yang)位(wei)較(jiao)(jiao)高，耐蝕(shi)性較(jiao)(jiao)差，腐(fu)蝕(shi)速率在9mg／(d㎡d）左右，仍能滿(man)足ASTMA923-06（C）標準的小于10mg/（d㎡·d）要(yao)求。而TIG和(he)SAW焊縫(feng)(feng)耐蝕(shi)性較(jiao)(jiao)好，失重速率均小于1mg／（d㎡·d）。根據經驗(yan)，改善焊條(tiao)電弧(hu)(hu)焊焊縫(feng)(feng)腐(fu)蝕(shi)和(he)沖擊性能，可采用短弧(hu)(hu)焊和(he)減少(shao)弧(hu)(hu)焊過(guo)程焊條(tiao)擺動的方法。
總之，通過(guo)對于(yu)中(zhong)厚(hou)2205雙相不銹鋼(gang)板的整體評估，可以認為：TIG接頭綜合性能(neng)最好，SAW其次，SMAW較差。但SAW效(xiao)率較高，焊接雙相不銹鋼(gang)中(zhong)厚(hou)板時，該焊接方法(fa)將是(shi)一種不錯的選(xuan)擇。
