1. 不同電(dian)弧焊焊接方(fang)法的試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)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)驗結(jie)果(guo)與評估
a. 焊接接頭(tou)微觀組織
利(li)用上(shang)(shang)述(shu)焊(han)(han)接(jie)方法得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏觀形貌如圖(tu)(tu)4-7所(suo)示，其中(zhong)，SAW反面焊(han)(han)接(jie)因(yin)為局(ju)部(bu)區(qu)(qu)(qu)域未填滿(man)，用焊(han)(han)條(tiao)電(dian)弧(hu)焊(han)(han)進行了少量填補。不(bu)過從(cong)圖(tu)(tu)中(zhong)可以看出，焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)成(cheng)形均較(jiao)完好，沒(mei)有發現咬邊、夾渣等(deng)缺陷。取焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)上(shang)(shang)部(bu)大(da)(da)(da)致相(xiang)同(tong)(tong)部(bu)位及熱影(ying)響區(qu)(qu)(qu)組織(zhi)進行對(dui)比(bi)分析，如圖(tu)(tu)4-8所(suo)示，焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)金屬(shu)都含(han)(han)(han)有奧氏體和鐵(tie)素(su)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合組織(zhi)。在(zai)(zai)不(bu)同(tong)(tong)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)，發現有三種形態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體，但(dan)由于焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中(zhong)不(bu)同(tong)(tong)部(bu)位合金成(cheng)分和冷卻速度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)，三種形態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體比(bi)例也有所(suo)不(bu)同(tong)(tong)。對(dui)于焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)比(bi)例，由于焊(han)(han)條(tiao)電(dian)弧(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)條(tiao)所(suo)含(han)(han)(han)奧氏體形成(cheng)元素(su)Ni、N含(han)(han)(han)量較(jiao)高(gao)，同(tong)(tong)時受(shou)多道焊(han)(han)上(shang)(shang)層對(dui)下層再熱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，其焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)中(zhong)上(shang)(shang)部(bu)奧氏體相(xiang)比(bi)例較(jiao)高(gao)，達到(dao)61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)兩相(xiang)比(bi)例相(xiang)差不(bu)大(da)(da)(da)，在(zai)(zai)50％左右(you)。對(dui)于焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱影(ying)響區(qu)(qu)(qu)（HAZ），三者的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體相(xiang)所(suo)占(zhan)比(bi)例相(xiang)差不(bu)大(da)(da)(da)，均在(zai)(zai)55％～60％。但(dan)TIG焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)因(yin)累(lei)積熱輸(shu)入較(jiao)大(da)(da)(da)，熱影(ying)響區(qu)(qu)(qu)鐵(tie)素(su)體平均晶粒(li)尺寸較(jiao)SAW要(yao)大(da)(da)(da)，而鐵(tie)素(su)體晶粒(li)尺寸將是影(ying)響雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱影(ying)響區(qu)(qu)(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個因(yin)素(su)。另外(wai)，三者焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)(feng)熱影(ying)響區(qu)(qu)(qu)均未發現金屬(shu)間相(xiang)，說明(ming)三種焊(han)(han)接(jie)方法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱輸(shu)入均在(zai)(zai)合理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)范圍之(zhi)內。
b. 焊(han)接接頭力學性(xing)能
接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)力學拉伸結(jie)果：SMAW 焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)抗(kang)拉強度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)780MPa，在熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)斷裂；而TIG與SAW接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)強度(du)(du)(du)(du)分(fen)別為(wei)(wei)790MPa和(he)785MPa，斷在母材(cai)區(qu)(qu)(qu)(qu)。三者接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)抗(kang)拉強度(du)(du)(du)(du)與母材(cai)相當(dang)。圖(tu)4-9所示為(wei)(wei)SMAW和(he)TIG焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)焊(han)縫區(qu)(qu)(qu)(qu)（WM）、熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)（HAZ）與母材(cai)在-196～-20℃溫度(du)(du)(du)(du)區(qu)(qu)(qu)(qu)間的(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)量的(de)對(dui)(dui)比，結(jie)果表明母材(cai)具有較高的(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)量，且韌脆(cui)轉變溫度(du)(du)(du)(du)較低。從圖(tu)4-10中可以(yi)看出：-40℃時，TIG焊(han)與SAW焊(han)縫的(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)量分(fen)別為(wei)(wei)133J和(he)78J，明顯高于(yu)SMAW的(de)37J;對(dui)(dui)于(yu)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)，SAW 接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)因累積熱(re)(re)(re)輸(shu)入最小(xiao)，晶粒尺寸長大情況最小(xiao)，沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)量最高，為(wei)(wei)207J，高于(yu)TIG的(de)122J和(he)SMAW的(de)109J。上述結(jie)果對(dui)(dui)于(yu)不(bu)同三種焊(han)接(jie)(jie)方法均滿足ASTM A923-06（B）標準對(dui)(dui)2205雙相不(bu)銹鋼(gang)焊(han)縫區(qu)(qu)(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)量的(de)要求。
c. 接頭(tou)腐蝕性能
圖4-11所示(shi)為(wei)三(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)接方法(fa)得到(dao)的(de)焊(han)(han)(han)接接頭(tou)點(dian)腐蝕速率(lv)(lv)比較(jiao)。SMAW接頭(tou)由于焊(han)(han)(han)縫中含有一些硅(gui)、錳氧化物夾(jia)雜，焊(han)(han)(han)縫中氧位較(jiao)高，耐(nai)蝕性(xing)較(jiao)差，腐蝕速率(lv)(lv)在9mg／(d㎡d）左右，仍能(neng)滿足ASTMA923-06（C）標(biao)準的(de)小(xiao)于10mg/（d㎡·d）要(yao)求。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)(han)縫耐(nai)蝕性(xing)較(jiao)好(hao)，失重速率(lv)(lv)均小(xiao)于1mg／（d㎡·d）。根據經(jing)驗，改善焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫腐蝕和(he)沖(chong)擊性(xing)能(neng)，可采用短弧焊(han)(han)(han)和(he)減(jian)少弧焊(han)(han)(han)過程焊(han)(han)(han)條擺(bai)動的(de)方法(fa)。
總(zong)之，通過對于中厚2205雙相不銹鋼板(ban)的(de)整體(ti)評估，可以認為：TIG接(jie)頭綜合性能(neng)最好，SAW其次，SMAW較差(cha)。但(dan)SAW效率較高(gao)，焊接(jie)雙相不銹鋼中厚板(ban)時(shi)，該焊接(jie)方法(fa)將是一種不錯的(de)選擇(ze)。
