1. 不同電弧焊焊接方法的(de)試(shi)驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙(shuang)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. 試驗(yan)結(jie)果(guo)與評估
a. 焊接(jie)接(jie)頭微觀組織
利用(yong)上述(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法(fa)(fa)得到的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接接頭宏(hong)觀形(xing)貌如圖4-7所示，其(qi)中(zhong)，SAW反面(mian)焊(han)(han)(han)(han)(han)接因(yin)為局部(bu)(bu)(bu)區(qu)(qu)(qu)域(yu)未(wei)填(tian)滿(man)，用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)進(jin)行了少量填(tian)補。不過從圖中(zhong)可以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)成形(xing)均(jun)(jun)較(jiao)完好，沒有發(fa)現(xian)咬(yao)邊、夾渣等缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)上部(bu)(bu)(bu)大(da)致相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)部(bu)(bu)(bu)位及熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)組織進(jin)行對比(bi)(bi)分析，如圖4-8所示，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)金(jin)屬都含有奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)混(hun)合組織。在(zai)(zai)不同(tong)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)，發(fa)現(xian)有三(san)(san)種(zhong)形(xing)態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，但由于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)不同(tong)部(bu)(bu)(bu)位合金(jin)成分和冷卻速度(du)的(de)(de)差(cha)(cha)(cha)異，三(san)(san)種(zhong)形(xing)態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)比(bi)(bi)例(li)(li)(li)(li)也有所不同(tong)。對于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)(li)(li)(li)，由于焊(han)(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)條所含奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)Ni、N含量較(jiao)高，同(tong)時(shi)受多道焊(han)(han)(han)(han)(han)上層對下(xia)層再熱(re)(re)的(de)(de)影(ying)響(xiang)，其(qi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)中(zhong)上部(bu)(bu)(bu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)(li)(li)(li)較(jiao)高，達到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)(li)(li)(li)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)(cha)(cha)不大(da)，在(zai)(zai)50％左右(you)。對于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ），三(san)(san)者的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)所占比(bi)(bi)例(li)(li)(li)(li)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)(cha)(cha)不大(da)，均(jun)(jun)在(zai)(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)因(yin)累積熱(re)(re)輸(shu)入較(jiao)大(da)，熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)平均(jun)(jun)晶(jing)粒尺(chi)寸較(jiao)SAW要大(da)，而鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒尺(chi)寸將是影(ying)響(xiang)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)沖擊性(xing)能的(de)(de)一(yi)個(ge)因(yin)素(su)(su)。另外，三(san)(san)者焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)均(jun)(jun)未(wei)發(fa)現(xian)金(jin)屬間相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，說(shuo)明三(san)(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法(fa)(fa)的(de)(de)熱(re)(re)輸(shu)入均(jun)(jun)在(zai)(zai)合理(li)的(de)(de)范圍之內(nei)。
b. 焊(han)接(jie)接(jie)頭力學性(xing)能
接(jie)頭(tou)力(li)學拉(la)伸(shen)結果(guo)：SMAW 焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)(du)為780MPa，在熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)斷(duan)裂；而TIG與(yu)(yu)SAW接(jie)頭(tou)強(qiang)度(du)(du)(du)分別(bie)為790MPa和785MPa，斷(duan)在母(mu)(mu)材(cai)區(qu)。三者(zhe)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)(du)與(yu)(yu)母(mu)(mu)材(cai)相當。圖4-9所示為SMAW和TIG焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)焊(han)(han)縫(feng)區(qu)（WM）、熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ）與(yu)(yu)母(mu)(mu)材(cai)在-196～-20℃溫度(du)(du)(du)區(qu)間的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)對(dui)(dui)比，結果(guo)表明母(mu)(mu)材(cai)具有較高(gao)的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收能(neng)量(liang)(liang)，且韌脆轉變(bian)溫度(du)(du)(du)較低。從圖4-10中可(ke)以看出：-40℃時，TIG焊(han)(han)與(yu)(yu)SAW焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收能(neng)量(liang)(liang)分別(bie)為133J和78J，明顯高(gao)于(yu)SMAW的(de)(de)(de)37J;對(dui)(dui)于(yu)熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)，SAW 接(jie)頭(tou)熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)因(yin)累積熱(re)輸入(ru)最(zui)小，晶粒尺寸長大情況最(zui)小，沖(chong)擊(ji)吸收能(neng)量(liang)(liang)最(zui)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)結果(guo)對(dui)(dui)于(yu)不(bu)(bu)同三種焊(han)(han)接(jie)方法(fa)均滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)(dui)2205雙相不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)縫(feng)區(qu)34J（-40℃）和熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)54J（-40℃）的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)要求。
c. 接頭腐蝕(shi)性能
圖(tu)4-11所示為三種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法得到的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭點腐(fu)蝕(shi)速(su)率比較(jiao)。SMAW接(jie)頭由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)含有一些硅、錳氧(yang)化(hua)物(wu)夾雜，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)氧(yang)位較(jiao)高，耐(nai)蝕(shi)性(xing)較(jiao)差，腐(fu)蝕(shi)速(su)率在(zai)9mg／(d㎡d）左右，仍(reng)能滿足ASTMA923-06（C）標準(zhun)的(de)小于(yu)10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)耐(nai)蝕(shi)性(xing)較(jiao)好，失重速(su)率均小于(yu)1mg／（d㎡·d）。根據(ju)經驗(yan)，改善焊(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)腐(fu)蝕(shi)和(he)沖擊(ji)性(xing)能，可采用短(duan)弧焊(han)(han)(han)(han)和(he)減(jian)少弧焊(han)(han)(han)(han)過程焊(han)(han)(han)(han)條擺動的(de)方法。
總之，通過對于中(zhong)厚2205雙(shuang)相不銹鋼板(ban)的整體評估，可以(yi)認(ren)為(wei)：TIG接(jie)(jie)頭綜合性能最(zui)好，SAW其次，SMAW較(jiao)差(cha)。但SAW效(xiao)率(lv)較(jiao)高，焊(han)接(jie)(jie)雙(shuang)相不銹鋼中(zhong)厚板(ban)時，該焊(han)接(jie)(jie)方法將是一種(zhong)不錯(cuo)的選(xuan)擇(ze)。
