1. 不同(tong)電(dian)弧焊焊接(jie)方法的(de)試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙相不(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(shi)驗(yan)結果與評估
a. 焊接(jie)接(jie)頭微(wei)觀組織(zhi)
利(li)用上(shang)述焊(han)(han)(han)(han)接方(fang)法(fa)得到(dao)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接接頭宏觀形(xing)貌如(ru)圖4-7所示(shi)，其中(zhong)(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)接因(yin)(yin)為局(ju)部(bu)(bu)區(qu)域未填滿，用焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)進行了少(shao)量填補(bu)。不(bu)(bu)(bu)過從(cong)圖中(zhong)(zhong)可以看出，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)成形(xing)均(jun)(jun)較(jiao)完好(hao)，沒有(you)發(fa)現咬邊(bian)、夾(jia)渣等缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)上(shang)部(bu)(bu)大(da)致相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)部(bu)(bu)位(wei)及(ji)熱(re)(re)影(ying)響區(qu)組(zu)織(zhi)進行對比分析，如(ru)圖4-8所示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬(shu)都含(han)有(you)奧(ao)氏體(ti)和鐵素(su)(su)體(ti)的(de)混(hun)合組(zu)織(zhi)。在(zai)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)，發(fa)現有(you)三(san)種形(xing)態的(de)奧(ao)氏體(ti)，但由(you)于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)部(bu)(bu)位(wei)合金成分和冷卻(que)速度(du)的(de)差(cha)(cha)異，三(san)種形(xing)態的(de)奧(ao)氏體(ti)比例(li)也(ye)有(you)所不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)。對于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)的(de)相(xiang)(xiang)比例(li)，由(you)于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)所含(han)奧(ao)氏體(ti)形(xing)成元素(su)(su)Ni、N含(han)量較(jiao)高(gao)，同(tong)(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)上(shang)層對下層再(zai)熱(re)(re)的(de)影(ying)響，其焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)中(zhong)(zhong)上(shang)部(bu)(bu)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)比例(li)較(jiao)高(gao)，達到(dao)61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)兩相(xiang)(xiang)比例(li)相(xiang)(xiang)差(cha)(cha)不(bu)(bu)(bu)大(da)，在(zai)50％左右。對于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響區(qu)（HAZ），三(san)者的(de)鐵素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)所占比例(li)相(xiang)(xiang)差(cha)(cha)不(bu)(bu)(bu)大(da)，均(jun)(jun)在(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)因(yin)(yin)累積(ji)熱(re)(re)輸(shu)入較(jiao)大(da)，熱(re)(re)影(ying)響區(qu)鐵素(su)(su)體(ti)平均(jun)(jun)晶粒尺寸(cun)較(jiao)SAW要大(da)，而鐵素(su)(su)體(ti)晶粒尺寸(cun)將是影(ying)響雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響區(qu)沖擊性能的(de)一(yi)個因(yin)(yin)素(su)(su)。另外，三(san)者焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響區(qu)均(jun)(jun)未發(fa)現金屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)，說明三(san)種焊(han)(han)(han)(han)接方(fang)法(fa)的(de)熱(re)(re)輸(shu)入均(jun)(jun)在(zai)合理的(de)范(fan)圍之內。
b. 焊接(jie)接(jie)頭力學性能(neng)
接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)力學拉(la)伸結果：SMAW 焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)抗拉(la)強(qiang)度為(wei)(wei)780MPa，在(zai)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)斷裂；而TIG與SAW接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)強(qiang)度分別為(wei)(wei)790MPa和785MPa，斷在(zai)母(mu)材區(qu)(qu)。三者(zhe)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)抗拉(la)強(qiang)度與母(mu)材相當。圖(tu)4-9所示(shi)為(wei)(wei)SMAW和TIG焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)焊(han)縫(feng)區(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)（HAZ）與母(mu)材在(zai)-196～-20℃溫度區(qu)(qu)間(jian)的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收能量(liang)(liang)的(de)對(dui)(dui)(dui)比，結果表明(ming)母(mu)材具(ju)有較(jiao)高(gao)(gao)的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收能量(liang)(liang)，且韌(ren)脆轉變溫度較(jiao)低。從圖(tu)4-10中(zhong)可以看出：-40℃時，TIG焊(han)與SAW焊(han)縫(feng)的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收能量(liang)(liang)分別為(wei)(wei)133J和78J，明(ming)顯高(gao)(gao)于(yu)SMAW的(de)37J;對(dui)(dui)(dui)于(yu)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)，SAW 接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)因累積熱(re)(re)輸(shu)入最小，晶粒尺(chi)寸(cun)長大情況最小，沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收能量(liang)(liang)最高(gao)(gao)，為(wei)(wei)207J，高(gao)(gao)于(yu)TIG的(de)122J和SMAW的(de)109J。上述結果對(dui)(dui)(dui)于(yu)不(bu)同三種焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)方法均滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)(dui)(dui)2205雙相不(bu)銹鋼(gang)焊(han)縫(feng)區(qu)(qu)34J（-40℃）和熱(re)(re)影響(xiang)區(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收能量(liang)(liang)的(de)要求。
c. 接頭腐蝕性(xing)能
圖4-11所示為三種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法得到(dao)的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭點腐(fu)蝕速率(lv)比(bi)較(jiao)。SMAW接(jie)頭由(you)于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)含有一些硅、錳氧(yang)化物夾雜(za)，焊(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)氧(yang)位較(jiao)高，耐蝕性較(jiao)差，腐(fu)蝕速率(lv)在9mg／(d㎡d）左右，仍能(neng)滿(man)足ASTMA923-06（C）標準的小于(yu)(yu)10mg/（d㎡·d）要求(qiu)。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)(han)(han)縫耐蝕性較(jiao)好，失(shi)重速率(lv)均(jun)小于(yu)(yu)1mg／（d㎡·d）。根據(ju)經(jing)驗，改善焊(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫腐(fu)蝕和(he)沖擊性能(neng)，可采用(yong)短弧焊(han)(han)(han)(han)和(he)減少弧焊(han)(han)(han)(han)過(guo)程焊(han)(han)(han)(han)條擺動的方法。
總之，通過對于中厚2205雙相不(bu)銹(xiu)鋼板的整體(ti)評估，可(ke)以(yi)認為：TIG接(jie)頭綜合性能最好，SAW其次，SMAW較差。但SAW效率(lv)較高，焊接(jie)雙相不(bu)銹(xiu)鋼中厚板時(shi)，該焊接(jie)方法將是一種(zhong)不(bu)錯(cuo)的選擇。
