1. 不同電弧(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)接方法的試(shi)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
利用(yong)上述(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法得到的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏觀(guan)形貌如(ru)圖(tu)(tu)4-7所(suo)示，其中(zhong)(zhong)(zhong)，SAW反面(mian)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)因(yin)為局部區(qu)域未(wei)(wei)填滿，用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)進行了少量填補。不過從圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)可以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)成(cheng)形均(jun)(jun)較(jiao)(jiao)完(wan)好，沒有(you)發(fa)現咬邊、夾渣等缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)上部大致相(xiang)同(tong)部位及熱影響(xiang)(xiang)區(qu)組(zu)織(zhi)(zhi)進行對(dui)比(bi)(bi)分析，如(ru)圖(tu)(tu)4-8所(suo)示，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)金屬都含(han)(han)有(you)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)和(he)鐵(tie)素體(ti)的(de)(de)(de)(de)混合(he)組(zu)織(zhi)(zhi)。在不同(tong)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)，發(fa)現有(you)三(san)種(zhong)形態的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，但由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)不同(tong)部位合(he)金成(cheng)分和(he)冷(leng)卻速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)差異，三(san)種(zhong)形態的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)比(bi)(bi)例也有(you)所(suo)不同(tong)。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)比(bi)(bi)例，由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)所(suo)含(han)(han)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形成(cheng)元素Ni、N含(han)(han)量較(jiao)(jiao)高，同(tong)時受多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)上層(ceng)對(dui)下層(ceng)再熱的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)中(zhong)(zhong)(zhong)上部奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)比(bi)(bi)例較(jiao)(jiao)高，達到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)兩相(xiang)比(bi)(bi)例相(xiang)差不大，在50％左右。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱影響(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ），三(san)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)所(suo)占比(bi)(bi)例相(xiang)差不大，均(jun)(jun)在55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)因(yin)累(lei)積(ji)熱輸入(ru)較(jiao)(jiao)大，熱影響(xiang)(xiang)區(qu)鐵(tie)素體(ti)平均(jun)(jun)晶粒尺寸(cun)(cun)較(jiao)(jiao)SAW要大，而鐵(tie)素體(ti)晶粒尺寸(cun)(cun)將(jiang)是影響(xiang)(xiang)雙相(xiang)不銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱影響(xiang)(xiang)區(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)(de)一(yi)個因(yin)素。另外，三(san)者(zhe)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱影響(xiang)(xiang)區(qu)均(jun)(jun)未(wei)(wei)發(fa)現金屬間相(xiang)，說(shuo)明三(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法的(de)(de)(de)(de)熱輸入(ru)均(jun)(jun)在合(he)理(li)的(de)(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)之內。
b. 焊接(jie)接(jie)頭力學性能
接(jie)(jie)頭(tou)(tou)力學(xue)拉(la)伸(shen)結(jie)果：SMAW 焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)抗拉(la)強(qiang)度(du)為(wei)(wei)780MPa，在熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)斷(duan)裂；而TIG與(yu)(yu)SAW接(jie)(jie)頭(tou)(tou)強(qiang)度(du)分別為(wei)(wei)790MPa和(he)(he)785MPa，斷(duan)在母(mu)(mu)材區(qu)。三者接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度(du)與(yu)(yu)母(mu)(mu)材相當。圖(tu)4-9所示(shi)為(wei)(wei)SMAW和(he)(he)TIG焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)焊縫區(qu)（WM）、熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)（HAZ）與(yu)(yu)母(mu)(mu)材在-196～-20℃溫(wen)度(du)區(qu)間的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)量的(de)(de)(de)對(dui)比，結(jie)果表明母(mu)(mu)材具有較高(gao)的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)量，且(qie)韌脆轉變溫(wen)度(du)較低。從圖(tu)4-10中可(ke)以看出：-40℃時(shi)，TIG焊與(yu)(yu)SAW焊縫的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)量分別為(wei)(wei)133J和(he)(he)78J，明顯(xian)高(gao)于SMAW的(de)(de)(de)37J;對(dui)于熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)，SAW 接(jie)(jie)頭(tou)(tou)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)因累積熱(re)(re)輸入最小(xiao)(xiao)，晶粒(li)尺寸長大情況最小(xiao)(xiao)，沖(chong)擊(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)量最高(gao)，為(wei)(wei)207J，高(gao)于TIG的(de)(de)(de)122J和(he)(he)SMAW的(de)(de)(de)109J。上述結(jie)果對(dui)于不(bu)同三種焊接(jie)(jie)方法均滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)2205雙相不(bu)銹鋼焊縫區(qu)34J（-40℃）和(he)(he)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)54J（-40℃）的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)量的(de)(de)(de)要求。
c. 接頭腐蝕性能
圖4-11所示為三種焊(han)接(jie)(jie)方法得到的(de)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)點腐蝕(shi)速(su)(su)率比較(jiao)(jiao)。SMAW接(jie)(jie)頭(tou)由(you)于焊(han)縫(feng)中含有一(yi)些硅(gui)、錳(meng)氧(yang)化物夾雜，焊(han)縫(feng)中氧(yang)位較(jiao)(jiao)高，耐蝕(shi)性(xing)較(jiao)(jiao)差(cha)，腐蝕(shi)速(su)(su)率在9mg／(d㎡d）左(zuo)右(you)，仍能(neng)滿足ASTMA923-06（C）標準(zhun)的(de)小于10mg/（d㎡·d）要求。而(er)TIG和SAW焊(han)縫(feng)耐蝕(shi)性(xing)較(jiao)(jiao)好，失(shi)重速(su)(su)率均小于1mg／（d㎡·d）。根據經(jing)驗(yan)，改善焊(han)條電弧(hu)焊(han)焊(han)縫(feng)腐蝕(shi)和沖(chong)擊性(xing)能(neng)，可(ke)采用(yong)短弧(hu)焊(han)和減(jian)少弧(hu)焊(han)過程焊(han)條擺動的(de)方法。
總之，通過對于中厚(hou)2205雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼板的(de)整體評估，可以認為：TIG接頭綜(zong)合性(xing)能最好，SAW其次，SMAW較差。但SAW效率較高(gao)，焊(han)接雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中厚(hou)板時，該焊(han)接方法將(jiang)是(shi)一(yi)種不(bu)錯(cuo)的(de)選擇。
