1. 不同電弧焊(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(yan)結果(guo)與評估
a. 焊(han)接接頭微觀組織(zhi)
利用上述焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法得(de)到的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏觀(guan)形(xing)(xing)貌如圖4-7所(suo)示，其中(zhong)(zhong)，SAW反(fan)面焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)因(yin)為局部區(qu)域未(wei)填滿，用焊(han)(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)進行了(le)少量填補(bu)。不(bu)過(guo)從(cong)圖中(zhong)(zhong)可以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)成(cheng)形(xing)(xing)均較(jiao)(jiao)(jiao)完好，沒(mei)有發現咬(yao)邊、夾渣(zha)等缺(que)陷。取(qu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)上部大(da)(da)致相(xiang)同(tong)(tong)部位及熱(re)(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)組織進行對(dui)比(bi)(bi)分(fen)析，如圖4-8所(suo)示，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金(jin)屬都含(han)(han)有奧氏(shi)體(ti)和鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)(de)混合(he)組織。在(zai)不(bu)同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)，發現有三(san)(san)種(zhong)形(xing)(xing)態的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)，但(dan)由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)(zhong)不(bu)同(tong)(tong)部位合(he)金(jin)成(cheng)分(fen)和冷卻速度的(de)(de)(de)差(cha)(cha)異，三(san)(san)種(zhong)形(xing)(xing)態的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)比(bi)(bi)例(li)也有所(suo)不(bu)同(tong)(tong)。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)的(de)(de)(de)相(xiang)比(bi)(bi)例(li)，由于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)條所(suo)含(han)(han)奧氏(shi)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元素(su)Ni、N含(han)(han)量較(jiao)(jiao)(jiao)高，同(tong)(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)(han)上層(ceng)(ceng)對(dui)下層(ceng)(ceng)再熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)，其焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)中(zhong)(zhong)上部奧氏(shi)體(ti)相(xiang)比(bi)(bi)例(li)較(jiao)(jiao)(jiao)高，達到61.8％；而(er)TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區(qu)兩相(xiang)比(bi)(bi)例(li)相(xiang)差(cha)(cha)不(bu)大(da)(da)，在(zai)50％左右(you)。對(dui)于(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)（HAZ），三(san)(san)者的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)所(suo)占比(bi)(bi)例(li)相(xiang)差(cha)(cha)不(bu)大(da)(da)，均在(zai)55％～60％。但(dan)TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)因(yin)累積(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)輸入(ru)(ru)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)(da)，熱(re)(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)鐵(tie)素(su)體(ti)平(ping)均晶粒尺(chi)(chi)寸較(jiao)(jiao)(jiao)SAW要(yao)大(da)(da)，而(er)鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒尺(chi)(chi)寸將是影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)雙相(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)沖擊性能的(de)(de)(de)一個因(yin)素(su)。另外(wai)，三(san)(san)者焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)(re)(re)(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)均未(wei)發現金(jin)屬間(jian)相(xiang)，說明三(san)(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)輸入(ru)(ru)均在(zai)合(he)理的(de)(de)(de)范圍之內。
b. 焊接接頭力學(xue)性能
接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)力學(xue)拉(la)伸結(jie)果：SMAW 焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)抗拉(la)強(qiang)度(du)為(wei)780MPa，在熱影響區斷(duan)裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)強(qiang)度(du)分別為(wei)790MPa和785MPa，斷(duan)在母材區。三者(zhe)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度(du)與(yu)母材相當。圖4-9所示為(wei)SMAW和TIG焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)焊(han)縫區（WM）、熱影響區（HAZ）與(yu)母材在-196～-20℃溫(wen)度(du)區間的(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)(neng)量的(de)(de)對比，結(jie)果表明母材具有(you)較高(gao)的(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)(neng)量，且(qie)韌脆轉變溫(wen)度(du)較低。從(cong)圖4-10中可以(yi)看出：-40℃時，TIG焊(han)與(yu)SAW焊(han)縫的(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)(neng)量分別為(wei)133J和78J，明顯(xian)高(gao)于(yu)SMAW的(de)(de)37J;對于(yu)熱影響區，SAW 接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)熱影響區因累積熱輸入最(zui)小，晶粒尺寸長大情況最(zui)小，沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)(neng)量最(zui)高(gao)，為(wei)207J，高(gao)于(yu)TIG的(de)(de)122J和SMAW的(de)(de)109J。上述結(jie)果對于(yu)不同三種焊(han)接(jie)(jie)方法均滿足(zu)ASTM A923-06（B）標(biao)準對2205雙相不銹(xiu)鋼焊(han)縫區34J（-40℃）和熱影響區54J（-40℃）的(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收(shou)(shou)能(neng)(neng)量的(de)(de)要求。
c. 接頭腐蝕性(xing)能
圖4-11所示(shi)為(wei)三種焊(han)(han)接(jie)方法(fa)得(de)到的(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭點(dian)腐(fu)蝕速率比較。SMAW接(jie)頭由于焊(han)(han)縫中含有一些硅、錳氧(yang)化(hua)物夾(jia)雜，焊(han)(han)縫中氧(yang)位較高，耐蝕性(xing)較差(cha)，腐(fu)蝕速率在9mg／(d㎡d）左右，仍能滿(man)足(zu)ASTMA923-06（C）標(biao)準的(de)小于10mg/（d㎡·d）要求(qiu)。而(er)TIG和SAW焊(han)(han)縫耐蝕性(xing)較好，失(shi)重速率均小于1mg／（d㎡·d）。根據經驗，改善(shan)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)焊(han)(han)縫腐(fu)蝕和沖(chong)擊性(xing)能，可采用(yong)短弧焊(han)(han)和減少弧焊(han)(han)過程焊(han)(han)條擺動(dong)的(de)方法(fa)。
總之(zhi)，通(tong)過對于中厚2205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)板的(de)整體評(ping)估，可以認(ren)為(wei)：TIG接頭綜合性能(neng)最好，SAW其次，SMAW較差。但SAW效率較高，焊接雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中厚板時(shi)，該(gai)焊接方法將(jiang)是一種不錯(cuo)的(de)選(xuan)擇。
