1. 不同電弧焊焊接方法的試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙(shuang)相不銹鋼，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
a. 焊接接頭微觀組(zu)織
利用(yong)上述(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法得到的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭宏觀形貌(mao)如圖4-7所(suo)(suo)示，其(qi)中，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)因為(wei)局部(bu)區(qu)(qu)(qu)(qu)域未(wei)填滿，用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)進(jin)行了少量填補。不過從圖中可以(yi)看(kan)出(chu)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)成形均較(jiao)(jiao)完好，沒有(you)(you)發現咬邊、夾渣等(deng)缺陷。取(qu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中上部(bu)大(da)(da)致相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同部(bu)位及(ji)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)組織(zhi)進(jin)行對比分析，如圖4-8所(suo)(suo)示，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬都含(han)有(you)(you)奧氏(shi)(shi)體和鐵素(su)體的(de)(de)混合(he)組織(zhi)。在(zai)不同焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中，發現有(you)(you)三(san)種(zhong)形態(tai)的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體，但(dan)(dan)由于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中不同部(bu)位合(he)金(jin)成分和冷卻速度的(de)(de)差異(yi)，三(san)種(zhong)形態(tai)的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體比例(li)(li)也有(you)(you)所(suo)(suo)不同。對于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)(li)，由于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條所(suo)(suo)含(han)奧氏(shi)(shi)體形成元(yuan)素(su)Ni、N含(han)量較(jiao)(jiao)高，同時受(shou)多道焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)上層(ceng)(ceng)對下(xia)層(ceng)(ceng)再熱(re)(re)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)中上部(bu)奧氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)(li)較(jiao)(jiao)高，達(da)到61.8％；而TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)(li)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差不大(da)(da)，在(zai)50％左右。對于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)（HAZ），三(san)者的(de)(de)鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)所(suo)(suo)占比例(li)(li)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)差不大(da)(da)，均在(zai)55％～60％。但(dan)(dan)TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)因累積熱(re)(re)輸入較(jiao)(jiao)大(da)(da)，熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)鐵素(su)體平均晶粒(li)尺寸(cun)較(jiao)(jiao)SAW要大(da)(da)，而鐵素(su)體晶粒(li)尺寸(cun)將是影(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)沖(chong)擊(ji)性(xing)能的(de)(de)一(yi)個因素(su)。另外，三(san)者焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)均未(wei)發現金(jin)屬間(jian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，說明三(san)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法的(de)(de)熱(re)(re)輸入均在(zai)合(he)理的(de)(de)范圍(wei)之內(nei)。
b. 焊接接頭力學性(xing)能(neng)
接(jie)頭(tou)(tou)力學(xue)拉伸(shen)結(jie)果：SMAW 焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度為780MPa，在熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)斷裂；而TIG與(yu)(yu)SAW接(jie)頭(tou)(tou)強(qiang)(qiang)度分(fen)別為790MPa和(he)(he)785MPa，斷在母材(cai)(cai)區(qu)(qu)(qu)。三者接(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度與(yu)(yu)母材(cai)(cai)相(xiang)當。圖4-9所示為SMAW和(he)(he)TIG焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)（WM）、熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)（HAZ）與(yu)(yu)母材(cai)(cai)在-196～-20℃溫度區(qu)(qu)(qu)間的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)(shou)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)對比，結(jie)果表明母材(cai)(cai)具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)(shou)能(neng)(neng)量(liang)，且韌脆轉變溫度較(jiao)低。從圖4-10中可以(yi)看出(chu)：-40℃時，TIG焊(han)(han)與(yu)(yu)SAW焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)(shou)能(neng)(neng)量(liang)分(fen)別為133J和(he)(he)78J，明顯高(gao)于(yu)SMAW的(de)(de)37J;對于(yu)熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)，SAW 接(jie)頭(tou)(tou)熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)因(yin)累積熱輸入最小，晶粒尺寸長大情況最小，沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)(shou)能(neng)(neng)量(liang)最高(gao)，為207J，高(gao)于(yu)TIG的(de)(de)122J和(he)(he)SMAW的(de)(de)109J。上述結(jie)果對于(yu)不(bu)同三種(zhong)焊(han)(han)接(jie)方(fang)法均(jun)滿足ASTM A923-06（B）標準對2205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)(qu)34J（-40℃）和(he)(he)熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)(shou)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)要求。
c. 接頭腐蝕(shi)性(xing)能
圖(tu)4-11所示為三種焊(han)(han)接(jie)方法(fa)(fa)得到的(de)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)點(dian)腐蝕速(su)(su)率比較。SMAW接(jie)頭(tou)由(you)于(yu)(yu)焊(han)(han)縫中(zhong)含有一些硅、錳氧(yang)化物(wu)夾(jia)雜，焊(han)(han)縫中(zhong)氧(yang)位較高，耐(nai)蝕性較差，腐蝕速(su)(su)率在9mg／(d㎡d）左右，仍能滿足(zu)ASTMA923-06（C）標準的(de)小于(yu)(yu)10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和(he)SAW焊(han)(han)縫耐(nai)蝕性較好，失重速(su)(su)率均小于(yu)(yu)1mg／（d㎡·d）。根據經驗(yan)，改善焊(han)(han)條(tiao)電(dian)弧(hu)(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)縫腐蝕和(he)沖擊性能，可(ke)采(cai)用短弧(hu)(hu)焊(han)(han)和(he)減少弧(hu)(hu)焊(han)(han)過程焊(han)(han)條(tiao)擺動(dong)的(de)方法(fa)(fa)。
總之(zhi)，通過對于中厚2205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼板的(de)(de)整體評估(gu)，可以認(ren)為(wei)：TIG接(jie)頭(tou)綜合(he)性(xing)能最好，SAW其(qi)次，SMAW較(jiao)差(cha)。但(dan)SAW效率較(jiao)高，焊接(jie)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼中厚板時，該焊接(jie)方(fang)法將(jiang)是一種(zhong)不錯的(de)(de)選擇。
