1. 不同(tong)電弧焊(han)焊(han)接方法的試驗
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. 試驗結果與評估(gu)
a. 焊接接頭(tou)微觀組織
利用(yong)上述焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)(fang)法得(de)到(dao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)宏觀形(xing)貌如(ru)圖(tu)4-7所(suo)(suo)示，其(qi)中(zhong)，SAW反(fan)面(mian)焊(han)(han)(han)接(jie)因為局部(bu)(bu)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)域未填(tian)滿，用(yong)焊(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)進行(xing)了少量填(tian)補。不(bu)(bu)過從(cong)圖(tu)中(zhong)可以看出，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)成形(xing)均(jun)較(jiao)(jiao)完好，沒有(you)發現咬邊、夾(jia)渣(zha)等缺陷(xian)。取焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)上部(bu)(bu)大致相(xiang)同(tong)部(bu)(bu)位及熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)組織進行(xing)對比(bi)分(fen)析，如(ru)圖(tu)4-8所(suo)(suo)示，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金屬都含有(you)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)混合(he)組織。在不(bu)(bu)同(tong)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)，發現有(you)三(san)(san)種(zhong)形(xing)態(tai)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)，但由(you)于焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)不(bu)(bu)同(tong)部(bu)(bu)位合(he)金成分(fen)和(he)冷卻速度的(de)(de)差異，三(san)(san)種(zhong)形(xing)態(tai)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)比(bi)例(li)也有(you)所(suo)(suo)不(bu)(bu)同(tong)。對于焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)相(xiang)比(bi)例(li)，由(you)于焊(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)條(tiao)所(suo)(suo)含奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成元素(su)Ni、N含量較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)，同(tong)時受(shou)多道焊(han)(han)(han)上層對下層再熱(re)(re)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)，其(qi)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)中(zhong)上部(bu)(bu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)比(bi)例(li)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)，達到(dao)61.8％；而(er)(er)TIG與SAW焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)兩(liang)相(xiang)比(bi)例(li)相(xiang)差不(bu)(bu)大，在50％左右(you)。對于焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（HAZ），三(san)(san)者的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)所(suo)(suo)占比(bi)例(li)相(xiang)差不(bu)(bu)大，均(jun)在55％～60％。但TIG焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)因累積熱(re)(re)輸(shu)入較(jiao)(jiao)大，熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)鐵(tie)素(su)體(ti)平均(jun)晶粒(li)尺(chi)寸(cun)較(jiao)(jiao)SAW要大，而(er)(er)鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒(li)尺(chi)寸(cun)將是(shi)影(ying)(ying)響(xiang)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)沖擊(ji)性能(neng)的(de)(de)一個因素(su)。另外(wai)，三(san)(san)者焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)均(jun)未發現金屬間相(xiang)，說明三(san)(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)(fang)法的(de)(de)熱(re)(re)輸(shu)入均(jun)在合(he)理的(de)(de)范圍(wei)之內(nei)。
b. 焊接接頭力學性能
接(jie)(jie)(jie)頭(tou)力學拉(la)伸結果：SMAW 焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)為780MPa，在(zai)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)斷(duan)裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)(jie)(jie)頭(tou)強(qiang)度(du)(du)分(fen)(fen)別(bie)為790MPa和(he)785MPa，斷(duan)在(zai)母(mu)材(cai)(cai)區(qu)(qu)(qu)。三者(zhe)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)相(xiang)當。圖(tu)4-9所示為SMAW和(he)TIG焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)焊(han)縫區(qu)(qu)(qu)（WM）、熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母(mu)材(cai)(cai)在(zai)-196～-20℃溫度(du)(du)區(qu)(qu)(qu)間的(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)收能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)對比，結果表明(ming)母(mu)材(cai)(cai)具有(you)較高的(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)收能(neng)(neng)量(liang)，且韌脆轉(zhuan)變溫度(du)(du)較低(di)。從圖(tu)4-10中可以看出：-40℃時，TIG焊(han)與(yu)SAW焊(han)縫的(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)收能(neng)(neng)量(liang)分(fen)(fen)別(bie)為133J和(he)78J，明(ming)顯高于(yu)(yu)SMAW的(de)(de)37J;對于(yu)(yu)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)，SAW 接(jie)(jie)(jie)頭(tou)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)因(yin)累積(ji)熱(re)輸入最小，晶粒尺(chi)寸長大情況最小，沖(chong)(chong)(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)收能(neng)(neng)量(liang)最高，為207J，高于(yu)(yu)TIG的(de)(de)122J和(he)SMAW的(de)(de)109J。上述結果對于(yu)(yu)不同(tong)三種焊(han)接(jie)(jie)(jie)方(fang)法均滿足(zu)ASTM A923-06（B）標準對2205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼焊(han)縫區(qu)(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)收能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)要求。
c. 接頭腐蝕性能
圖4-11所示為三(san)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方法(fa)得到的焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)點腐蝕(shi)速(su)率(lv)比較。SMAW接(jie)頭(tou)(tou)由于焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)含有一些硅、錳氧(yang)化物夾雜，焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)氧(yang)位較高，耐(nai)蝕(shi)性(xing)較差(cha)，腐蝕(shi)速(su)率(lv)在9mg／(d㎡d）左(zuo)右，仍能滿足(zu)ASTMA923-06（C）標(biao)準的小(xiao)于10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)縫(feng)耐(nai)蝕(shi)性(xing)較好(hao)，失重速(su)率(lv)均小(xiao)于1mg／（d㎡·d）。根(gen)據經驗，改善焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)焊(han)(han)縫(feng)腐蝕(shi)和(he)沖擊(ji)性(xing)能，可采用短弧焊(han)(han)和(he)減(jian)少弧焊(han)(han)過程焊(han)(han)條擺動的方法(fa)。
總(zong)之(zhi)，通(tong)過對于中(zhong)厚2205雙相(xiang)不銹鋼板的整體評估(gu)，可以認為：TIG接(jie)(jie)頭綜(zong)合性能最好，SAW其次，SMAW較差。但SAW效(xiao)率(lv)較高，焊接(jie)(jie)雙相(xiang)不銹鋼中(zhong)厚板時，該焊接(jie)(jie)方法將是(shi)一種不錯的選(xuan)擇。
