1. 不同電弧焊焊接方(fang)法的(de)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(han)接(jie)接(jie)頭微觀組織(zhi)
利用(yong)上(shang)述(shu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法得到的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏(hong)觀形(xing)貌如(ru)(ru)圖(tu)4-7所(suo)示(shi)，其中，SAW反(fan)面焊(han)(han)(han)(han)接(jie)因(yin)為局部區(qu)(qu)域未填(tian)(tian)滿，用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)進(jin)行(xing)了少量填(tian)(tian)補。不(bu)(bu)(bu)過從圖(tu)中可(ke)以看出，焊(han)(han)(han)(han)縫成(cheng)形(xing)均較(jiao)完好，沒有(you)發現(xian)(xian)咬(yao)邊、夾渣(zha)等缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)縫中上(shang)部大致相(xiang)同(tong)(tong)部位及熱(re)影(ying)響區(qu)(qu)組(zu)織進(jin)行(xing)對比分析，如(ru)(ru)圖(tu)4-8所(suo)示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)縫金屬都含有(you)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)混(hun)合組(zu)織。在(zai)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)縫中，發現(xian)(xian)有(you)三(san)種(zhong)形(xing)態的(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，但(dan)由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫中不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)部位合金成(cheng)分和冷卻速度的(de)差(cha)異(yi)，三(san)種(zhong)形(xing)態的(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)比例(li)(li)也(ye)有(you)所(suo)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)。對于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)的(de)相(xiang)比例(li)(li)，由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)條所(suo)含奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元素Ni、N含量較(jiao)高，同(tong)(tong)時受多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)上(shang)層對下層再熱(re)的(de)影(ying)響，其焊(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)中上(shang)部奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)比例(li)(li)較(jiao)高，達(da)到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)兩相(xiang)比例(li)(li)相(xiang)差(cha)不(bu)(bu)(bu)大，在(zai)50％左右。對于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫熱(re)影(ying)響區(qu)(qu)（HAZ），三(san)者(zhe)的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)所(suo)占比例(li)(li)相(xiang)差(cha)不(bu)(bu)(bu)大，均在(zai)55％～60％。但(dan)TIG焊(han)(han)(han)(han)縫因(yin)累積熱(re)輸入(ru)較(jiao)大，熱(re)影(ying)響區(qu)(qu)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)平(ping)均晶粒尺(chi)寸較(jiao)SAW要(yao)大，而鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶粒尺(chi)寸將是影(ying)響雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)縫熱(re)影(ying)響區(qu)(qu)沖擊性能的(de)一個因(yin)素。另(ling)外，三(san)者(zhe)焊(han)(han)(han)(han)縫熱(re)影(ying)響區(qu)(qu)均未發現(xian)(xian)金屬間(jian)相(xiang)，說明三(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法的(de)熱(re)輸入(ru)均在(zai)合理的(de)范圍之(zhi)內(nei)。
b. 焊(han)接接頭(tou)力學性能
接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)力(li)學拉伸結果：SMAW 焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)抗拉強(qiang)度(du)(du)(du)為780MPa，在(zai)熱(re)(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)斷裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)強(qiang)度(du)(du)(du)分別為790MPa和(he)785MPa，斷在(zai)母(mu)(mu)材(cai)(cai)區(qu)。三(san)者接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的抗拉強(qiang)度(du)(du)(du)與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)相當。圖(tu)4-9所示為SMAW和(he)TIG焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)焊(han)(han)縫區(qu)（WM）、熱(re)(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ）與(yu)母(mu)(mu)材(cai)(cai)在(zai)-196～-20℃溫(wen)度(du)(du)(du)區(qu)間的沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)能量(liang)的對比，結果表明母(mu)(mu)材(cai)(cai)具有(you)較高的沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)能量(liang)，且韌脆轉變溫(wen)度(du)(du)(du)較低。從圖(tu)4-10中可以看出：-40℃時，TIG焊(han)(han)與(yu)SAW焊(han)(han)縫的沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)能量(liang)分別為133J和(he)78J，明顯高于(yu)(yu)SMAW的37J;對于(yu)(yu)熱(re)(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)，SAW 接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)熱(re)(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)因累積(ji)熱(re)(re)輸入(ru)最小，晶粒尺寸(cun)長大情況最小，沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)能量(liang)最高，為207J，高于(yu)(yu)TIG的122J和(he)SMAW的109J。上述結果對于(yu)(yu)不(bu)同三(san)種焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法均(jun)滿足(zu)ASTM A923-06（B）標準對2205雙相不(bu)銹鋼焊(han)(han)縫區(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)54J（-40℃）的沖(chong)(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)能量(liang)的要求。
c. 接頭腐蝕性能
圖(tu)4-11所示為三種焊(han)(han)接方法得到的焊(han)(han)接接頭點腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)比較(jiao)。SMAW接頭由于焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)含有一(yi)些硅、錳氧(yang)化物夾雜(za)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)氧(yang)位較(jiao)高，耐(nai)蝕(shi)(shi)性較(jiao)差，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)在9mg／(d㎡d）左右(you)，仍能(neng)滿足ASTMA923-06（C）標準的小于10mg/（d㎡·d）要求。而(er)TIG和SAW焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)耐(nai)蝕(shi)(shi)性較(jiao)好(hao)，失重(zhong)速(su)率(lv)均小于1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)腐(fu)蝕(shi)(shi)和沖(chong)擊性能(neng)，可采用(yong)短弧焊(han)(han)和減少弧焊(han)(han)過程焊(han)(han)條擺動的方法。
總之(zhi)，通(tong)過對于中(zhong)(zhong)厚(hou)2205雙相不(bu)銹鋼板(ban)的(de)整體評估，可以(yi)認為(wei)：TIG接頭(tou)綜(zong)合性(xing)能最好，SAW其(qi)次，SMAW較(jiao)差。但SAW效(xiao)率較(jiao)高，焊接雙相不(bu)銹鋼中(zhong)(zhong)厚(hou)板(ban)時，該(gai)焊接方法(fa)將是一種不(bu)錯(cuo)的(de)選擇。
