1. 不同電弧焊(han)焊(han)接方法的(de)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(shi)驗(yan)結果(guo)與評估(gu)
a. 焊接接頭微觀組(zu)織
利用上(shang)(shang)述焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)得到的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)宏觀形(xing)貌如圖4-7所(suo)(suo)(suo)示(shi)，其中(zhong)(zhong)(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)因為局部(bu)(bu)區(qu)(qu)(qu)域未填滿，用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)進行(xing)了(le)少量填補。不過從圖中(zhong)(zhong)(zhong)可以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成形(xing)均較(jiao)(jiao)完好，沒有(you)發現(xian)咬(yao)邊、夾渣等缺陷。取焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)上(shang)(shang)部(bu)(bu)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)(tong)部(bu)(bu)位及熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)組(zu)織進行(xing)對(dui)比(bi)分(fen)析，如圖4-8所(suo)(suo)(suo)示(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬都含(han)有(you)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)和鐵素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)混合(he)(he)組(zu)織。在(zai)(zai)不同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)，發現(xian)有(you)三(san)種(zhong)形(xing)態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，但由于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)(zhong)(zhong)不同(tong)(tong)部(bu)(bu)位合(he)(he)金(jin)成分(fen)和冷卻速度的(de)(de)差異(yi)，三(san)種(zhong)形(xing)態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)比(bi)例(li)也有(you)所(suo)(suo)(suo)不同(tong)(tong)。對(dui)于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)相(xiang)比(bi)例(li)，由于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)所(suo)(suo)(suo)含(han)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)Ni、N含(han)量較(jiao)(jiao)高，同(tong)(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)上(shang)(shang)層對(dui)下層再熱(re)的(de)(de)影(ying)響(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)中(zhong)(zhong)(zhong)上(shang)(shang)部(bu)(bu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)比(bi)例(li)較(jiao)(jiao)高，達到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)兩(liang)相(xiang)比(bi)例(li)相(xiang)差不大(da)，在(zai)(zai)50％左右(you)。對(dui)于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ），三(san)者的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)所(suo)(suo)(suo)占比(bi)例(li)相(xiang)差不大(da)，均在(zai)(zai)55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)因累積熱(re)輸(shu)入較(jiao)(jiao)大(da)，熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)平(ping)均晶粒(li)尺(chi)寸較(jiao)(jiao)SAW要大(da)，而鐵素(su)(su)體(ti)(ti)晶粒(li)尺(chi)寸將是影(ying)響(xiang)雙相(xiang)不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)沖擊(ji)性能的(de)(de)一個(ge)因素(su)(su)。另外，三(san)者焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)均未發現(xian)金(jin)屬間相(xiang)，說明三(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)的(de)(de)熱(re)輸(shu)入均在(zai)(zai)合(he)(he)理(li)的(de)(de)范圍之內。
b. 焊(han)接接頭力(li)學性能
接(jie)頭力學拉伸結果：SMAW 焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭抗拉強度(du)為(wei)780MPa，在熱(re)(re)影(ying)響區(qu)(qu)斷(duan)裂(lie)；而TIG與(yu)(yu)SAW接(jie)頭強度(du)分別為(wei)790MPa和(he)785MPa，斷(duan)在母材(cai)(cai)區(qu)(qu)。三(san)者接(jie)頭的(de)抗拉強度(du)與(yu)(yu)母材(cai)(cai)相(xiang)當(dang)。圖(tu)4-9所示為(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)影(ying)響區(qu)(qu)（HAZ）與(yu)(yu)母材(cai)(cai)在-196～-20℃溫度(du)區(qu)(qu)間的(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)對(dui)比，結果表明母材(cai)(cai)具有較高的(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)，且韌脆轉變(bian)溫度(du)較低。從圖(tu)4-10中可以看出：-40℃時，TIG焊(han)(han)與(yu)(yu)SAW焊(han)(han)縫(feng)的(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)分別為(wei)133J和(he)78J，明顯高于(yu)SMAW的(de)37J;對(dui)于(yu)熱(re)(re)影(ying)響區(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭熱(re)(re)影(ying)響區(qu)(qu)因累積熱(re)(re)輸入最(zui)小(xiao)，晶粒尺寸長大情況最(zui)小(xiao)，沖擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)最(zui)高，為(wei)207J，高于(yu)TIG的(de)122J和(he)SMAW的(de)109J。上述結果對(dui)于(yu)不同三(san)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方法均滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)2205雙相(xiang)不銹鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)(re)影(ying)響區(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)沖擊(ji)(ji)吸(xi)收能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)要求(qiu)。
c. 接頭腐蝕性能(neng)
圖4-11所示為三(san)種焊(han)(han)接方法(fa)得(de)到(dao)的(de)焊(han)(han)接接頭點腐(fu)蝕速率(lv)比較。SMAW接頭由于焊(han)(han)縫中(zhong)含有一些硅、錳氧化物夾雜，焊(han)(han)縫中(zhong)氧位較高，耐蝕性較差(cha)，腐(fu)蝕速率(lv)在9mg／(d㎡d）左右，仍能滿足ASTMA923-06（C）標準的(de)小于10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和SAW焊(han)(han)縫耐蝕性較好，失重(zhong)速率(lv)均(jun)小于1mg／（d㎡·d）。根據經驗(yan)，改善焊(han)(han)條(tiao)電弧(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)縫腐(fu)蝕和沖擊性能，可采用短(duan)弧(hu)焊(han)(han)和減少弧(hu)焊(han)(han)過程焊(han)(han)條(tiao)擺動的(de)方法(fa)。
總之，通過對于中厚2205雙相(xiang)不銹鋼板(ban)的整體評估(gu)，可以(yi)認為：TIG接(jie)(jie)(jie)頭綜(zong)合性(xing)能最(zui)好，SAW其次，SMAW較差。但SAW效率較高，焊接(jie)(jie)(jie)雙相(xiang)不銹鋼中厚板(ban)時，該焊接(jie)(jie)(jie)方法將(jiang)是一種不錯的選(xuan)擇。
