1. 不同電弧焊(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(xiang)不(bu)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(gu)
a. 焊接接頭(tou)微觀(guan)組織
利用(yong)上述焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法得到的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)宏觀形(xing)貌如(ru)圖(tu)(tu)4-7所示(shi)，其中(zhong)(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)因為局部(bu)(bu)(bu)(bu)區(qu)(qu)(qu)域(yu)未填滿，用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)進(jin)行了(le)少量填補。不(bu)過(guo)從(cong)圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)可(ke)以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)成形(xing)均較完(wan)好(hao)，沒(mei)有發現(xian)咬邊、夾渣等缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)上部(bu)(bu)(bu)(bu)大(da)(da)致相同(tong)(tong)部(bu)(bu)(bu)(bu)位(wei)及熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)組織(zhi)進(jin)行對比(bi)(bi)(bi)分析，如(ru)圖(tu)(tu)4-8所示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金屬都含(han)(han)有奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)混合組織(zhi)。在不(bu)同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)，發現(xian)有三(san)種形(xing)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)，但由于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)不(bu)同(tong)(tong)部(bu)(bu)(bu)(bu)位(wei)合金成分和冷卻速度的(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)(cha)異(yi)，三(san)種形(xing)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)比(bi)(bi)(bi)例(li)也有所不(bu)同(tong)(tong)。對于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)相比(bi)(bi)(bi)例(li)，由于焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)所含(han)(han)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形(xing)成元素Ni、N含(han)(han)量較高，同(tong)(tong)時(shi)受多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)上層(ceng)對下(xia)層(ceng)再熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)中(zhong)(zhong)上部(bu)(bu)(bu)(bu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相比(bi)(bi)(bi)例(li)較高，達(da)到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)兩相比(bi)(bi)(bi)例(li)相差(cha)(cha)不(bu)大(da)(da)，在50％左右(you)。對于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ），三(san)者的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相所占比(bi)(bi)(bi)例(li)相差(cha)(cha)不(bu)大(da)(da)，均在55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)因累積熱(re)輸入較大(da)(da)，熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)平均晶粒(li)尺寸(cun)較SAW要大(da)(da)，而鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)晶粒(li)尺寸(cun)將是影(ying)響(xiang)(xiang)雙相不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)(de)(de)一個因素。另外，三(san)者焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)均未發現(xian)金屬間相，說明三(san)種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)輸入均在合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)范圍之內。
b. 焊接接頭力學性能
接(jie)頭力學拉(la)伸結(jie)果(guo)(guo)：SMAW 焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭抗拉(la)強(qiang)(qiang)度為(wei)780MPa，在(zai)熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)斷(duan)裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)頭強(qiang)(qiang)度分別為(wei)790MPa和(he)785MPa，斷(duan)在(zai)母(mu)(mu)材(cai)區(qu)(qu)。三者接(jie)頭的(de)(de)(de)抗拉(la)強(qiang)(qiang)度與(yu)母(mu)(mu)材(cai)相當。圖(tu)4-9所示為(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭焊(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)（WM）、熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母(mu)(mu)材(cai)在(zai)-196～-20℃溫(wen)度區(qu)(qu)間的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)對比，結(jie)果(guo)(guo)表明母(mu)(mu)材(cai)具有較高(gao)的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收能量(liang)(liang)，且韌脆轉變溫(wen)度較低。從圖(tu)4-10中可以看出：-40℃時(shi)，TIG焊(han)(han)(han)(han)與(yu)SAW焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收能量(liang)(liang)分別為(wei)133J和(he)78J，明顯高(gao)于SMAW的(de)(de)(de)37J;對于熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)因累積熱輸入(ru)最(zui)小，晶粒尺寸長大情況(kuang)最(zui)小，沖(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收能量(liang)(liang)最(zui)高(gao)，為(wei)207J，高(gao)于TIG的(de)(de)(de)122J和(he)SMAW的(de)(de)(de)109J。上述結(jie)果(guo)(guo)對于不(bu)同(tong)三種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法均滿(man)足ASTM A923-06（B）標準對2205雙(shuang)相不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)(xi)收能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)要(yao)求。
c. 接(jie)頭腐蝕性能
圖4-11所示(shi)為三種焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)得到的焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭點腐蝕(shi)速(su)率(lv)比較。SMAW接(jie)頭由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中含有一些硅、錳氧化物夾雜，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中氧位較高，耐蝕(shi)性較差(cha)，腐蝕(shi)速(su)率(lv)在9mg／(d㎡d）左右，仍能(neng)滿足ASTMA923-06（C）標準的小于(yu)10mg/（d㎡·d）要(yao)求。而TIG和SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)耐蝕(shi)性較好，失重速(su)率(lv)均小于(yu)1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善(shan)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)腐蝕(shi)和沖擊性能(neng)，可采(cai)用短弧焊(han)(han)(han)(han)(han)和減少弧焊(han)(han)(han)(han)(han)過(guo)程焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)擺動的方法(fa)。
總之，通過(guo)對于中厚(hou)2205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼板的整體評估，可以(yi)認為：TIG接頭綜(zong)合性能(neng)最好，SAW其次，SMAW較(jiao)(jiao)差。但SAW效率較(jiao)(jiao)高(gao)，焊接雙(shuang)相(xiang)不銹鋼中厚(hou)板時，該焊接方(fang)法將是(shi)一種不錯的選擇。
