1. 不同電弧焊焊接方法的試驗

   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. 試驗結果與評估

  a. 焊接接頭微觀組織 

     利用上述焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接接頭宏觀形貌如(ru)圖4-7所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)，其中(zhong)(zhong)(zhong)，SAW反(fan)面焊(han)(han)(han)(han)(han)接因(yin)為局部區(qu)(qu)(qu)域未(wei)填滿，用焊(han)(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)進行了少量填補。不(bu)(bu)(bu)過從圖中(zhong)(zhong)(zhong)可以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫成形均較(jiao)完好，沒(mei)有(you)發(fa)現咬邊、夾渣等缺陷(xian)。取焊(han)(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)(zhong)上部大(da)(da)致相(xiang)同部位及熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)組(zu)織(zhi)進行對(dui)(dui)(dui)比(bi)分析，如(ru)圖4-8所(suo)(suo)(suo)示(shi)(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫金屬都含(han)有(you)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)混合(he)組(zu)織(zhi)。在(zai)(zai)不(bu)(bu)(bu)同焊(han)(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)(zhong)，發(fa)現有(you)三(san)種(zhong)(zhong)形態(tai)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)，但由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)(bu)(bu)同部位合(he)金成分和(he)冷卻速(su)度的(de)(de)(de)(de)差(cha)異，三(san)種(zhong)(zhong)形態(tai)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)比(bi)例也(ye)有(you)所(suo)(suo)(suo)不(bu)(bu)(bu)同。對(dui)(dui)(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)比(bi)例，由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)條所(suo)(suo)(suo)含(han)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形成元素(su)Ni、N含(han)量較(jiao)高(gao)，同時受多道焊(han)(han)(han)(han)(han)上層(ceng)對(dui)(dui)(dui)下層(ceng)再熱的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)中(zhong)(zhong)(zhong)上部奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)比(bi)例較(jiao)高(gao)，達(da)到(dao)61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)兩相(xiang)比(bi)例相(xiang)差(cha)不(bu)(bu)(bu)大(da)(da)，在(zai)(zai)50％左(zuo)右。對(dui)(dui)(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ），三(san)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)所(suo)(suo)(suo)占比(bi)例相(xiang)差(cha)不(bu)(bu)(bu)大(da)(da)，均在(zai)(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)縫因(yin)累(lei)積熱輸入(ru)較(jiao)大(da)(da)，熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)平均晶(jing)粒尺寸(cun)(cun)較(jiao)SAW要(yao)大(da)(da)，而鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒尺寸(cun)(cun)將(jiang)是影(ying)響(xiang)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)縫熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)沖擊(ji)性能的(de)(de)(de)(de)一個(ge)因(yin)素(su)。另(ling)外，三(san)者(zhe)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)均未(wei)發(fa)現金屬間(jian)相(xiang)，說明三(san)種(zhong)(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法的(de)(de)(de)(de)熱輸入(ru)均在(zai)(zai)合(he)理的(de)(de)(de)(de)范圍之內。

  b. 焊接(jie)接(jie)頭力學性能 

     接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)力學(xue)拉伸結果：SMAW 焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)抗拉強(qiang)度(du)為(wei)780MPa，在熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)斷裂；而TIG與SAW接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)強(qiang)度(du)分別為(wei)790MPa和(he)785MPa，斷在母(mu)材區(qu)(qu)(qu)(qu)。三者接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度(du)與母(mu)材相當(dang)。圖(tu)4-9所示為(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)焊(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)(qu)（WM）、熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)（HAZ）與母(mu)材在-196～-20℃溫度(du)區(qu)(qu)(qu)(qu)間的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)收(shou)能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)對比，結果表(biao)明母(mu)材具有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)收(shou)能(neng)(neng)量(liang)(liang)，且(qie)韌脆轉變溫度(du)較低。從(cong)圖(tu)4-10中可(ke)以(yi)看出：-40℃時，TIG焊(han)(han)與SAW焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)收(shou)能(neng)(neng)量(liang)(liang)分別為(wei)133J和(he)78J，明顯高(gao)(gao)于(yu)SMAW的(de)(de)(de)(de)37J;對于(yu)熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)，SAW 接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)因累積熱(re)輸(shu)入最小(xiao)，晶粒尺寸長大(da)情況最小(xiao)，沖(chong)(chong)擊吸(xi)收(shou)能(neng)(neng)量(liang)(liang)最高(gao)(gao)，為(wei)207J，高(gao)(gao)于(yu)TIG的(de)(de)(de)(de)122J和(he)SMAW的(de)(de)(de)(de)109J。上述(shu)結果對于(yu)不同三種焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法均滿足ASTM A923-06（B）標準對2205雙相不銹(xiu)鋼焊(han)(han)縫區(qu)(qu)(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)收(shou)能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)要求。

  c. 接頭腐蝕(shi)性(xing)能

     圖(tu)4-11所示為三種焊(han)(han)(han)接(jie)方法得(de)到的焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)點腐蝕速(su)率比較(jiao)(jiao)。SMAW接(jie)頭(tou)由于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)縫中含(han)有一些硅、錳氧(yang)化(hua)物夾雜，焊(han)(han)(han)縫中氧(yang)位較(jiao)(jiao)高，耐(nai)蝕性較(jiao)(jiao)差，腐蝕速(su)率在9mg／(d㎡d）左右，仍(reng)能(neng)滿足ASTMA923-06（C）標準(zhun)的小(xiao)于(yu)(yu)10mg/（d㎡·d）要(yao)求。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)(han)縫耐(nai)蝕性較(jiao)(jiao)好，失重速(su)率均(jun)小(xiao)于(yu)(yu)1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善焊(han)(han)(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫腐蝕和(he)沖(chong)擊性能(neng)，可采用短弧(hu)焊(han)(han)(han)和(he)減少(shao)弧(hu)焊(han)(han)(han)過程焊(han)(han)(han)條擺動的方法。

  總之(zhi)，通過對于中(zhong)厚2205雙相不銹鋼(gang)板的整體評估，可以認為：TIG接頭綜合性能最好，SAW其次，SMAW較差。但SAW效率(lv)較高，焊(han)接雙相不銹鋼(gang)中(zhong)厚板時(shi)，該焊(han)接方法(fa)將是(shi)一種不錯的選擇。