1. 不(bu)同電弧焊(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. 試驗結果與(yu)評估
a. 焊接(jie)接(jie)頭微觀組織
利用(yong)上(shang)述焊(han)(han)(han)(han)接方(fang)法得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接接頭宏觀形(xing)(xing)貌如(ru)圖(tu)4-7所(suo)示，其中(zhong)(zhong)(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)接因為局(ju)部(bu)區(qu)域未(wei)填(tian)滿(man)，用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)進(jin)行(xing)了少量填(tian)補(bu)。不過從圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)可以看出，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)成形(xing)(xing)均(jun)較(jiao)完好，沒有(you)(you)發現咬(yao)邊(bian)、夾渣等(deng)缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)上(shang)部(bu)大(da)(da)致相同(tong)(tong)部(bu)位(wei)及熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)組織進(jin)行(xing)對比分(fen)析，如(ru)圖(tu)4-8所(suo)示，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬都含有(you)(you)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合組織。在(zai)不同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)，發現有(you)(you)三種(zhong)形(xing)(xing)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)，但(dan)由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)不同(tong)(tong)部(bu)位(wei)合金成分(fen)和(he)冷卻速(su)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)(cha)(cha)異，三種(zhong)形(xing)(xing)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)比例(li)也有(you)(you)所(suo)不同(tong)(tong)。對于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相比例(li)，由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)條所(suo)含奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)成元素(su)Ni、N含量較(jiao)高，同(tong)(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)上(shang)層對下層再熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)中(zhong)(zhong)(zhong)上(shang)部(bu)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相比例(li)較(jiao)高，達到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)兩相比例(li)相差(cha)(cha)(cha)不大(da)(da)，在(zai)50％左右。對于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ），三者(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相所(suo)占比例(li)相差(cha)(cha)(cha)不大(da)(da)，均(jun)在(zai)55％～60％。但(dan)TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)因累積(ji)熱(re)(re)輸(shu)入(ru)較(jiao)大(da)(da)，熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)平均(jun)晶粒尺寸(cun)(cun)較(jiao)SAW要(yao)大(da)(da)，而鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶粒尺寸(cun)(cun)將(jiang)是影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)雙相不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個因素(su)。另外，三者(zhe)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)均(jun)未(wei)發現金屬間相，說(shuo)明三種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接方(fang)法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)輸(shu)入(ru)均(jun)在(zai)合理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)圍之(zhi)內。
b. 焊接接頭(tou)力學(xue)性能
接(jie)頭(tou)力學拉伸結果(guo)：SMAW 焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)抗拉強(qiang)度(du)(du)為780MPa，在(zai)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)斷裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)頭(tou)強(qiang)度(du)(du)分別(bie)為790MPa和(he)(he)785MPa，斷在(zai)母材區(qu)(qu)。三(san)者接(jie)頭(tou)的(de)抗拉強(qiang)度(du)(du)與(yu)母材相(xiang)當。圖(tu)4-9所示為SMAW和(he)(he)TIG焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)焊(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母材在(zai)-196～-20℃溫度(du)(du)區(qu)(qu)間的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)能量(liang)的(de)對(dui)比，結果(guo)表明(ming)母材具有較高的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)能量(liang)，且韌脆(cui)轉(zhuan)變溫度(du)(du)較低。從圖(tu)4-10中可(ke)以看(kan)出(chu)：-40℃時，TIG焊(han)(han)(han)與(yu)SAW焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)能量(liang)分別(bie)為133J和(he)(he)78J，明(ming)顯高于(yu)(yu)SMAW的(de)37J;對(dui)于(yu)(yu)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭(tou)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)因累積(ji)熱(re)(re)輸入最小，晶(jing)粒尺寸(cun)長大情況最小，沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)能量(liang)最高，為207J，高于(yu)(yu)TIG的(de)122J和(he)(he)SMAW的(de)109J。上(shang)述結果(guo)對(dui)于(yu)(yu)不同三(san)種焊(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)均滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)2205雙相(xiang)不銹鋼焊(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)(he)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)能量(liang)的(de)要求。
c. 接頭腐蝕性能
圖4-11所示為三(san)種焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方(fang)(fang)法得到(dao)的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)點(dian)腐蝕(shi)速(su)率比較(jiao)。SMAW接(jie)(jie)(jie)頭(tou)由于焊(han)(han)(han)縫中含(han)有一些硅、錳氧(yang)化物夾(jia)雜，焊(han)(han)(han)縫中氧(yang)位較(jiao)高，耐蝕(shi)性較(jiao)差，腐蝕(shi)速(su)率在9mg／(d㎡d）左右，仍能(neng)滿足ASTMA923-06（C）標準的小(xiao)于10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和SAW焊(han)(han)(han)縫耐蝕(shi)性較(jiao)好(hao)，失重速(su)率均小(xiao)于1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫腐蝕(shi)和沖(chong)擊(ji)性能(neng)，可采用短(duan)弧焊(han)(han)(han)和減(jian)少弧焊(han)(han)(han)過程焊(han)(han)(han)條擺(bai)動的方(fang)(fang)法。
總之，通過對于中(zhong)厚2205雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼板的整體評估，可以認為：TIG接(jie)頭綜合性能最好，SAW其次(ci)，SMAW較(jiao)差(cha)。但SAW效(xiao)率較(jiao)高，焊(han)接(jie)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)厚板時，該焊(han)接(jie)方(fang)法將是一種不(bu)錯(cuo)的選(xuan)擇。
