1. 不(bu)同電(dian)弧(hu)焊(han)焊(han)接方法(fa)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(guo)與評估
a. 焊接(jie)接(jie)頭微觀組織
利用上述焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法得到的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭宏觀(guan)形貌如(ru)(ru)圖(tu)(tu)4-7所(suo)(suo)(suo)示(shi)，其中(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)因(yin)為局部(bu)區(qu)(qu)域(yu)未填滿，用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)進行(xing)了少量(liang)填補。不(bu)(bu)過從圖(tu)(tu)中(zhong)可以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)形均(jun)(jun)較(jiao)完好，沒(mei)有發現咬邊、夾(jia)渣等缺(que)陷。取焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)上部(bu)大(da)(da)致(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)部(bu)位(wei)及熱影響區(qu)(qu)組(zu)織進行(xing)對(dui)比(bi)分析，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)4-8所(suo)(suo)(suo)示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬都含(han)有奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)混合組(zu)織。在(zai)不(bu)(bu)同(tong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)，發現有三(san)(san)種(zhong)(zhong)形態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，但由于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)不(bu)(bu)同(tong)部(bu)位(wei)合金成(cheng)分和冷卻速度(du)的(de)(de)(de)(de)差(cha)異，三(san)(san)種(zhong)(zhong)形態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)比(bi)例也(ye)有所(suo)(suo)(suo)不(bu)(bu)同(tong)。對(dui)于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例，由于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條所(suo)(suo)(suo)含(han)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su)Ni、N含(han)量(liang)較(jiao)高(gao)，同(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)上層對(dui)下層再熱的(de)(de)(de)(de)影響，其焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)中(zhong)上部(bu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例較(jiao)高(gao)，達到61.8％；而(er)TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)兩相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例相(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)不(bu)(bu)大(da)(da)，在(zai)50％左右。對(dui)于(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱影響區(qu)(qu)（HAZ），三(san)(san)者的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)所(suo)(suo)(suo)占比(bi)例相(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)不(bu)(bu)大(da)(da)，均(jun)(jun)在(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)因(yin)累積熱輸入(ru)較(jiao)大(da)(da)，熱影響區(qu)(qu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)平均(jun)(jun)晶(jing)(jing)粒尺(chi)寸(cun)較(jiao)SAW要(yao)大(da)(da)，而(er)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒尺(chi)寸(cun)將是影響雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱影響區(qu)(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)(de)一個因(yin)素(su)。另外，三(san)(san)者焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱影響區(qu)(qu)均(jun)(jun)未發現金屬間相(xiang)(xiang)(xiang)，說明三(san)(san)種(zhong)(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法的(de)(de)(de)(de)熱輸入(ru)均(jun)(jun)在(zai)合理的(de)(de)(de)(de)范圍之內。
b. 焊接接頭力(li)學性能(neng)
接(jie)頭(tou)(tou)力學拉(la)伸(shen)結(jie)果：SMAW 焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)抗拉(la)強度為780MPa，在(zai)熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)斷裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)頭(tou)(tou)強度分別(bie)為790MPa和785MPa，斷在(zai)母材(cai)區(qu)(qu)(qu)。三(san)者接(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)抗拉(la)強度與(yu)母材(cai)相(xiang)當。圖4-9所示(shi)為SMAW和TIG焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)（WM）、熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母材(cai)在(zai)-196～-20℃溫度區(qu)(qu)(qu)間的(de)(de)(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)能(neng)(neng)(neng)量的(de)(de)(de)對比，結(jie)果表明母材(cai)具有較高(gao)的(de)(de)(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)能(neng)(neng)(neng)量，且韌脆(cui)轉變溫度較低(di)。從圖4-10中可(ke)以看出(chu)：-40℃時，TIG焊(han)(han)與(yu)SAW焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)能(neng)(neng)(neng)量分別(bie)為133J和78J，明顯高(gao)于(yu)SMAW的(de)(de)(de)37J;對于(yu)熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭(tou)(tou)熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)因累積熱輸入最小，晶(jing)粒尺寸長(chang)大情(qing)況(kuang)最小，沖擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)能(neng)(neng)(neng)量最高(gao)，為207J，高(gao)于(yu)TIG的(de)(de)(de)122J和SMAW的(de)(de)(de)109J。上(shang)述(shu)結(jie)果對于(yu)不(bu)同三(san)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方法均滿足(zu)ASTM A923-06（B）標準對2205雙相(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)34J（-40℃）和熱影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)(de)(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)能(neng)(neng)(neng)量的(de)(de)(de)要(yao)求。
c. 接頭腐蝕性能
圖(tu)4-11所(suo)示(shi)為三(san)種焊(han)接方法(fa)得到的(de)焊(han)接接頭點腐蝕(shi)(shi)速率(lv)比較(jiao)(jiao)。SMAW接頭由于焊(han)縫(feng)中含有一些硅、錳氧化物夾雜，焊(han)縫(feng)中氧位較(jiao)(jiao)高，耐蝕(shi)(shi)性較(jiao)(jiao)差，腐蝕(shi)(shi)速率(lv)在(zai)9mg／(d㎡d）左右，仍能(neng)滿足ASTMA923-06（C）標準的(de)小(xiao)于10mg/（d㎡·d）要求(qiu)。而(er)TIG和SAW焊(han)縫(feng)耐蝕(shi)(shi)性較(jiao)(jiao)好，失重速率(lv)均小(xiao)于1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善焊(han)條電弧焊(han)焊(han)縫(feng)腐蝕(shi)(shi)和沖擊(ji)性能(neng)，可采用(yong)短弧焊(han)和減少弧焊(han)過程焊(han)條擺(bai)動的(de)方法(fa)。
總之(zhi)，通過對于(yu)中厚2205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)板(ban)的整體評估，可以認(ren)為(wei)：TIG接(jie)頭綜(zong)合(he)性能最好(hao)，SAW其次，SMAW較(jiao)差(cha)。但SAW效率較(jiao)高(gao)，焊(han)接(jie)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中厚板(ban)時，該(gai)焊(han)接(jie)方法將是一種不(bu)錯的選(xuan)擇(ze)。
