1. 不同電弧(hu)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. 試驗結果(guo)與評估
a. 焊接(jie)接(jie)頭微觀組(zu)織
利用上述焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法得到(dao)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏觀形(xing)貌(mao)如圖(tu)4-7所(suo)示(shi)，其(qi)中(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)因為局(ju)部(bu)區(qu)域未填滿，用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)進(jin)行(xing)了少量填補。不(bu)過(guo)從圖(tu)中(zhong)可以(yi)看出，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)成(cheng)形(xing)均較完好，沒(mei)有發現咬邊(bian)、夾渣等(deng)缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)上部(bu)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)部(bu)位及熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)組織(zhi)進(jin)行(xing)對(dui)比(bi)分(fen)析，如圖(tu)4-8所(suo)示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)金屬都含(han)有奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)混合(he)組織(zhi)。在不(bu)同(tong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)，發現有三(san)(san)種形(xing)態(tai)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，但(dan)由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)不(bu)同(tong)部(bu)位合(he)金成(cheng)分(fen)和冷卻速度(du)的(de)(de)(de)差異，三(san)(san)種形(xing)態(tai)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)比(bi)例也(ye)有所(suo)不(bu)同(tong)。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)的(de)(de)(de)相(xiang)比(bi)例，由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條所(suo)含(han)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)Ni、N含(han)量較高，同(tong)時受多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)上層對(dui)下(xia)層再熱(re)(re)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)中(zhong)上部(bu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)比(bi)例較高，達到(dao)61.8％；而(er)TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)兩相(xiang)比(bi)例相(xiang)差不(bu)大(da)，在50％左右。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ），三(san)(san)者(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)所(suo)占比(bi)例相(xiang)差不(bu)大(da)，均在55％～60％。但(dan)TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)因累積熱(re)(re)輸入較大(da)，熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)平(ping)均晶(jing)粒尺寸較SAW要(yao)大(da)，而(er)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒尺寸將是影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)沖擊性能(neng)的(de)(de)(de)一個因素(su)。另外(wai)，三(san)(san)者(zhe)(zhe)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)均未發現金屬間相(xiang)，說明三(san)(san)種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法的(de)(de)(de)熱(re)(re)輸入均在合(he)理的(de)(de)(de)范(fan)圍之內。
b. 焊(han)接接頭力學性能
接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)力學(xue)拉(la)伸結(jie)果：SMAW 焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)抗拉(la)強(qiang)度為(wei)(wei)780MPa，在(zai)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區斷裂；而(er)TIG與(yu)SAW接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)強(qiang)度分別為(wei)(wei)790MPa和(he)785MPa，斷在(zai)母(mu)材區。三(san)者接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度與(yu)母(mu)材相當。圖(tu)4-9所示為(wei)(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)焊(han)(han)(han)(han)縫區（WM）、熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區（HAZ）與(yu)母(mu)材在(zai)-196～-20℃溫(wen)度區間的(de)(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)對(dui)比，結(jie)果表明母(mu)材具有較高(gao)的(de)(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能(neng)量(liang)(liang)，且(qie)韌脆轉(zhuan)變溫(wen)度較低。從圖(tu)4-10中可以看出：-40℃時，TIG焊(han)(han)(han)(han)與(yu)SAW焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能(neng)量(liang)(liang)分別為(wei)(wei)133J和(he)78J，明顯高(gao)于(yu)SMAW的(de)(de)37J;對(dui)于(yu)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區，SAW 接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區因累積(ji)熱(re)(re)輸(shu)入(ru)最(zui)(zui)小，晶粒(li)尺(chi)寸長大情況最(zui)(zui)小，沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能(neng)量(liang)(liang)最(zui)(zui)高(gao)，為(wei)(wei)207J，高(gao)于(yu)TIG的(de)(de)122J和(he)SMAW的(de)(de)109J。上述結(jie)果對(dui)于(yu)不同三(san)種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)方法均(jun)滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)2205雙相不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)縫區34J（-40℃）和(he)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區54J（-40℃）的(de)(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)要求。
c. 接頭腐(fu)蝕性能
圖4-11所示為三種(zhong)焊(han)(han)接方法得到的(de)(de)焊(han)(han)接接頭點(dian)腐(fu)蝕速(su)率(lv)比較(jiao)(jiao)(jiao)。SMAW接頭由于焊(han)(han)縫(feng)中含有一些硅、錳氧化物夾雜，焊(han)(han)縫(feng)中氧位(wei)較(jiao)(jiao)(jiao)高，耐(nai)蝕性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)差(cha)，腐(fu)蝕速(su)率(lv)在9mg／(d㎡d）左(zuo)右，仍能滿足ASTMA923-06（C）標準的(de)(de)小于10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和SAW焊(han)(han)縫(feng)耐(nai)蝕性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)好，失重速(su)率(lv)均小于1mg／（d㎡·d）。根(gen)據經驗，改善焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)焊(han)(han)縫(feng)腐(fu)蝕和沖(chong)擊(ji)性(xing)能，可采用短弧焊(han)(han)和減(jian)少弧焊(han)(han)過程焊(han)(han)條擺動的(de)(de)方法。
總(zong)之，通過對(dui)于(yu)中(zhong)(zhong)厚2205雙相不(bu)銹鋼(gang)板的整體評估(gu)，可以認為：TIG接(jie)頭綜(zong)合性能(neng)最好，SAW其次，SMAW較(jiao)差。但SAW效率較(jiao)高，焊(han)接(jie)雙相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)厚板時，該焊(han)接(jie)方法將(jiang)是一(yi)種不(bu)錯的選擇。
