1. 不同電弧(hu)焊焊接方法的試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙(shuang)相不銹鋼(gang)，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)結果與(yu)評估
a. 焊接(jie)接(jie)頭微觀組織
利用上(shang)(shang)述焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)得到的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)宏觀形貌如圖4-7所示，其中(zhong)(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)接(jie)因(yin)為(wei)局部區(qu)域未(wei)填滿，用焊(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)進行了少量(liang)填補。不過從圖中(zhong)(zhong)可以看出(chu)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)成形均(jun)(jun)(jun)(jun)較(jiao)完好(hao)，沒有發(fa)現咬邊(bian)、夾(jia)渣(zha)等缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)上(shang)(shang)部大(da)(da)致相(xiang)同(tong)部位(wei)及熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)組織進行對(dui)比(bi)分(fen)(fen)析，如圖4-8所示，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金(jin)屬都含(han)有奧氏體和(he)鐵(tie)素(su)(su)體的(de)(de)(de)混合組織。在(zai)(zai)不同(tong)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)，發(fa)現有三(san)種形態(tai)的(de)(de)(de)奧氏體，但由于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)不同(tong)部位(wei)合金(jin)成分(fen)(fen)和(he)冷卻速度的(de)(de)(de)差異，三(san)種形態(tai)的(de)(de)(de)奧氏體比(bi)例也有所不同(tong)。對(dui)于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)的(de)(de)(de)相(xiang)比(bi)例，由于焊(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)條所含(han)奧氏體形成元素(su)(su)Ni、N含(han)量(liang)較(jiao)高(gao)，同(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)上(shang)(shang)層對(dui)下層再熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)中(zhong)(zhong)上(shang)(shang)部奧氏體相(xiang)比(bi)例較(jiao)高(gao)，達到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)兩相(xiang)比(bi)例相(xiang)差不大(da)(da)，在(zai)(zai)50％左右。對(dui)于焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ），三(san)者(zhe)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體相(xiang)所占(zhan)比(bi)例相(xiang)差不大(da)(da)，均(jun)(jun)(jun)(jun)在(zai)(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)因(yin)累(lei)積(ji)熱(re)(re)(re)輸(shu)入較(jiao)大(da)(da)，熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)鐵(tie)素(su)(su)體平均(jun)(jun)(jun)(jun)晶(jing)粒(li)尺寸(cun)較(jiao)SAW要大(da)(da)，而鐵(tie)素(su)(su)體晶(jing)粒(li)尺寸(cun)將是影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)一個因(yin)素(su)(su)。另外(wai)，三(san)者(zhe)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)均(jun)(jun)(jun)(jun)未(wei)發(fa)現金(jin)屬間相(xiang)，說(shuo)明三(san)種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)輸(shu)入均(jun)(jun)(jun)(jun)在(zai)(zai)合理的(de)(de)(de)范(fan)圍之內(nei)。
b. 焊接(jie)接(jie)頭力學(xue)性能
接(jie)頭力學拉伸結(jie)果(guo)：SMAW 焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭抗拉強(qiang)度(du)為780MPa，在熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)斷裂(lie)；而TIG與(yu)(yu)SAW接(jie)頭強(qiang)度(du)分(fen)別(bie)為790MPa和785MPa，斷在母(mu)材(cai)區(qu)(qu)。三者接(jie)頭的(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度(du)與(yu)(yu)母(mu)材(cai)相當。圖4-9所示為SMAW和TIG焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭焊(han)(han)縫區(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（HAZ）與(yu)(yu)母(mu)材(cai)在-196～-20℃溫度(du)區(qu)(qu)間的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)能(neng)量的(de)(de)(de)對比，結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)母(mu)材(cai)具(ju)有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)能(neng)量，且韌脆轉變溫度(du)較低。從圖4-10中可以看出：-40℃時，TIG焊(han)(han)與(yu)(yu)SAW焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)能(neng)量分(fen)別(bie)為133J和78J，明(ming)顯(xian)高(gao)(gao)于(yu)SMAW的(de)(de)(de)37J;對于(yu)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)因(yin)累積熱(re)(re)輸(shu)入最小，晶(jing)粒尺寸長大情況最小，沖(chong)擊(ji)吸收(shou)能(neng)量最高(gao)(gao)，為207J，高(gao)(gao)于(yu)TIG的(de)(de)(de)122J和SMAW的(de)(de)(de)109J。上述結(jie)果(guo)對于(yu)不(bu)(bu)同三種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方法(fa)均滿足(zu)ASTM A923-06（B）標準(zhun)對2205雙相不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)縫區(qu)(qu)34J（-40℃）和熱(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)能(neng)量的(de)(de)(de)要求。
c. 接頭腐蝕性能
圖(tu)4-11所(suo)示為三(san)種焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法得到的焊(han)(han)(han)(han)(han)接接頭(tou)點(dian)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)比較。SMAW接頭(tou)由(you)于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)含有(you)一些硅、錳氧(yang)化(hua)物夾雜，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)氧(yang)位較高(gao)，耐蝕(shi)性較差，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)在9mg／(d㎡d）左右，仍(reng)能滿足ASTMA923-06（C）標準的小于10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)耐蝕(shi)性較好，失重速(su)率(lv)均小于1mg／（d㎡·d）。根據經(jing)驗(yan)，改善(shan)焊(han)(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)腐(fu)蝕(shi)和(he)沖擊性能，可(ke)采用短(duan)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)和(he)減少弧焊(han)(han)(han)(han)(han)過程(cheng)焊(han)(han)(han)(han)(han)條擺動的方法。
總之，通過對(dui)于中(zhong)厚2205雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)板的整體(ti)評(ping)估，可以認為：TIG接(jie)(jie)頭綜合性能最好，SAW其(qi)次，SMAW較差。但SAW效率較高，焊接(jie)(jie)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)厚板時，該焊接(jie)(jie)方(fang)法將是一種不錯的選擇。
