1. 不同電(dian)弧焊(han)焊(han)接方法的(de)試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)，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(gu)
a. 焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭微觀組(zu)織
利用上述(shu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法得到(dao)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏觀形(xing)貌(mao)如(ru)圖(tu)4-7所(suo)示，其(qi)中(zhong)，SAW反(fan)面焊(han)(han)(han)(han)接(jie)因(yin)為(wei)局部(bu)(bu)區(qu)(qu)域(yu)未填滿，用焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)進(jin)行(xing)了少量(liang)填補(bu)。不(bu)(bu)(bu)(bu)過從(cong)圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)成形(xing)均較(jiao)完好(hao)，沒有(you)發(fa)現(xian)咬邊、夾渣(zha)等(deng)缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)上部(bu)(bu)大(da)致(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)(tong)部(bu)(bu)位(wei)及熱(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)組(zu)織進(jin)行(xing)對(dui)比(bi)分析(xi)，如(ru)圖(tu)4-8所(suo)示，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)金(jin)屬(shu)(shu)都含有(you)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)混合組(zu)織。在(zai)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)，發(fa)現(xian)有(you)三(san)(san)種形(xing)態的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，但由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)部(bu)(bu)位(wei)合金(jin)成分和冷卻(que)速度(du)的(de)差異，三(san)(san)種形(xing)態的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)比(bi)例也有(you)所(suo)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例，由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)所(suo)含奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成元素(su)Ni、N含量(liang)較(jiao)高，同(tong)(tong)(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)上層對(dui)下層再熱(re)(re)(re)(re)的(de)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)，其(qi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)中(zhong)上部(bu)(bu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例較(jiao)高，達(da)到(dao)61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差不(bu)(bu)(bu)(bu)大(da)，在(zai)50％左(zuo)右。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)（HAZ），三(san)(san)者(zhe)(zhe)的(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)所(suo)占比(bi)例相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差不(bu)(bu)(bu)(bu)大(da)，均在(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)因(yin)累積熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)入較(jiao)大(da)，熱(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)平均晶粒尺寸(cun)較(jiao)SAW要(yao)大(da)，而鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶粒尺寸(cun)將是影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)沖擊(ji)性能的(de)一個因(yin)素(su)。另外，三(san)(san)者(zhe)(zhe)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)均未發(fa)現(xian)金(jin)屬(shu)(shu)間相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，說明三(san)(san)種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法的(de)熱(re)(re)(re)(re)輸(shu)入均在(zai)合理的(de)范圍(wei)之內。
b. 焊(han)接接頭力學性能
接(jie)(jie)頭(tou)(tou)力學(xue)拉(la)伸結(jie)果：SMAW 焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)抗拉(la)強(qiang)度(du)為(wei)780MPa，在熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)斷裂(lie)；而TIG與(yu)SAW接(jie)(jie)頭(tou)(tou)強(qiang)度(du)分別為(wei)790MPa和(he)785MPa，斷在母(mu)材(cai)區(qu)。三者接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度(du)與(yu)母(mu)材(cai)相(xiang)當。圖(tu)4-9所(suo)示為(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)焊(han)(han)(han)縫區(qu)（WM）、熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)（HAZ）與(yu)母(mu)材(cai)在-196～-20℃溫(wen)度(du)區(qu)間的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)量(liang)的(de)(de)對(dui)比，結(jie)果表明(ming)母(mu)材(cai)具(ju)有較(jiao)高的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)量(liang)，且韌脆轉變溫(wen)度(du)較(jiao)低(di)。從(cong)圖(tu)4-10中(zhong)可以看(kan)出：-40℃時(shi)，TIG焊(han)(han)(han)與(yu)SAW焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)量(liang)分別為(wei)133J和(he)78J，明(ming)顯高于SMAW的(de)(de)37J;對(dui)于熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)，SAW 接(jie)(jie)頭(tou)(tou)熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)因(yin)累積(ji)熱輸(shu)入最小(xiao)，晶粒(li)尺寸長大(da)情況最小(xiao)，沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)量(liang)最高，為(wei)207J，高于TIG的(de)(de)122J和(he)SMAW的(de)(de)109J。上述結(jie)果對(dui)于不(bu)同三種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法均滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)2205雙相(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)縫區(qu)34J（-40℃）和(he)熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)54J（-40℃）的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)量(liang)的(de)(de)要求。
c. 接頭腐蝕性能
圖4-11所示為(wei)三種焊(han)(han)(han)接方法(fa)得到的焊(han)(han)(han)接接頭(tou)點腐蝕(shi)(shi)速率比較(jiao)(jiao)。SMAW接頭(tou)由于焊(han)(han)(han)縫中含有一些(xie)硅、錳氧化(hua)物夾雜(za)，焊(han)(han)(han)縫中氧位較(jiao)(jiao)高，耐蝕(shi)(shi)性較(jiao)(jiao)差，腐蝕(shi)(shi)速率在9mg／(d㎡d）左右，仍能(neng)滿足(zu)ASTMA923-06（C）標準(zhun)的小(xiao)于10mg/（d㎡·d）要求(qiu)。而TIG和(he)(he)SAW焊(han)(han)(han)縫耐蝕(shi)(shi)性較(jiao)(jiao)好，失重速率均小(xiao)于1mg／（d㎡·d）。根據經(jing)驗，改善焊(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫腐蝕(shi)(shi)和(he)(he)沖擊性能(neng)，可(ke)采用短弧(hu)焊(han)(han)(han)和(he)(he)減(jian)少弧(hu)焊(han)(han)(han)過程焊(han)(han)(han)條(tiao)擺(bai)動的方法(fa)。
總(zong)之，通過(guo)對(dui)于中(zhong)(zhong)厚(hou)2205雙相(xiang)不銹(xiu)鋼板(ban)的(de)整體評估，可以(yi)認為：TIG接(jie)頭綜合性能(neng)最(zui)好(hao)，SAW其次(ci)，SMAW較差。但SAW效率較高，焊(han)(han)接(jie)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)厚(hou)板(ban)時，該焊(han)(han)接(jie)方法將是一種不錯的(de)選擇。
