1. 不同電弧焊焊接方法的(de)試驗
選用寶鋼生產的15mm厚退火酸洗態2205雙相不(bu)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)驗結果(guo)與評估
a. 焊接(jie)接(jie)頭微觀組織
利用上述焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法得到(dao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭宏觀形(xing)貌(mao)如(ru)圖4-7所示(shi)(shi)，其(qi)中(zhong)，SAW反面焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)因為(wei)局部(bu)區域(yu)未填滿(man)，用焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)進行(xing)了少量(liang)填補(bu)。不(bu)(bu)過從圖中(zhong)可以看(kan)出，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)成形(xing)均(jun)(jun)(jun)(jun)較完好，沒有(you)(you)發現咬邊、夾渣等缺(que)陷(xian)。取焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)上部(bu)大(da)致相(xiang)同(tong)(tong)(tong)部(bu)位及熱(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)區組(zu)織進行(xing)對(dui)(dui)比(bi)(bi)分析，如(ru)圖4-8所示(shi)(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)金(jin)屬都含(han)有(you)(you)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)混(hun)合(he)組(zu)織。在(zai)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)，發現有(you)(you)三種形(xing)態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，但(dan)由于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中(zhong)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)部(bu)位合(he)金(jin)成分和冷卻速度(du)的(de)(de)差(cha)(cha)異，三種形(xing)態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)比(bi)(bi)例也有(you)(you)所不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)。對(dui)(dui)于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區的(de)(de)相(xiang)比(bi)(bi)例，由于焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)所含(han)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)Ni、N含(han)量(liang)較高，同(tong)(tong)(tong)時受多道焊(han)(han)(han)(han)(han)上層對(dui)(dui)下層再熱(re)的(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區中(zhong)上部(bu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)比(bi)(bi)例較高，達(da)到(dao)61.8％；而(er)TIG與SAW焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)區兩(liang)相(xiang)比(bi)(bi)例相(xiang)差(cha)(cha)不(bu)(bu)大(da)，在(zai)50％左(zuo)右。對(dui)(dui)于焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)區（HAZ），三者的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)所占比(bi)(bi)例相(xiang)差(cha)(cha)不(bu)(bu)大(da)，均(jun)(jun)(jun)(jun)在(zai)55％～60％。但(dan)TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)因累積熱(re)輸入較大(da)，熱(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)區鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)平均(jun)(jun)(jun)(jun)晶(jing)粒(li)尺寸較SAW要大(da)，而(er)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)尺寸將是影響(xiang)(xiang)(xiang)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)區沖(chong)擊(ji)性能(neng)的(de)(de)一個(ge)因素(su)(su)。另外，三者焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)熱(re)影響(xiang)(xiang)(xiang)區均(jun)(jun)(jun)(jun)未發現金(jin)屬間相(xiang)，說明(ming)三種焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法的(de)(de)熱(re)輸入均(jun)(jun)(jun)(jun)在(zai)合(he)理(li)的(de)(de)范圍之內。
b. 焊接接頭力學性(xing)能
接(jie)(jie)頭力學(xue)拉伸結(jie)果：SMAW 焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭抗拉強度為(wei)780MPa，在(zai)熱影(ying)(ying)響區(qu)(qu)斷裂；而TIG與(yu)SAW接(jie)(jie)頭強度分別為(wei)790MPa和785MPa，斷在(zai)母材(cai)區(qu)(qu)。三者接(jie)(jie)頭的(de)抗拉強度與(yu)母材(cai)相(xiang)當(dang)。圖4-9所示為(wei)SMAW和TIG焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭焊縫區(qu)(qu)（WM）、熱影(ying)(ying)響區(qu)(qu)（HAZ）與(yu)母材(cai)在(zai)-196～-20℃溫度區(qu)(qu)間的(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)(xi)收(shou)能量的(de)對比，結(jie)果表明(ming)母材(cai)具有較高(gao)的(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)(xi)收(shou)能量，且(qie)韌脆轉(zhuan)變(bian)溫度較低。從圖4-10中可以看出：-40℃時(shi)，TIG焊與(yu)SAW焊縫的(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)(xi)收(shou)能量分別為(wei)133J和78J，明(ming)顯高(gao)于(yu)(yu)(yu)SMAW的(de)37J;對于(yu)(yu)(yu)熱影(ying)(ying)響區(qu)(qu)，SAW 接(jie)(jie)頭熱影(ying)(ying)響區(qu)(qu)因累積熱輸入最小，晶粒(li)尺寸長大情況最小，沖(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)(xi)收(shou)能量最高(gao)，為(wei)207J，高(gao)于(yu)(yu)(yu)TIG的(de)122J和SMAW的(de)109J。上述結(jie)果對于(yu)(yu)(yu)不同三種焊接(jie)(jie)方法均滿足(zu)ASTM A923-06（B）標準對2205雙相(xiang)不銹鋼焊縫區(qu)(qu)34J（-40℃）和熱影(ying)(ying)響區(qu)(qu)54J（-40℃）的(de)沖(chong)(chong)擊吸(xi)(xi)(xi)收(shou)能量的(de)要求。
c. 接頭腐(fu)蝕性能
圖4-11所(suo)示(shi)為三(san)種焊(han)(han)接(jie)(jie)方法得(de)到的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭點腐蝕(shi)速率(lv)比較。SMAW接(jie)(jie)頭由(you)于(yu)焊(han)(han)縫中含有一些硅、錳氧化物(wu)夾雜，焊(han)(han)縫中氧位(wei)較高，耐蝕(shi)性(xing)(xing)較差，腐蝕(shi)速率(lv)在9mg／(d㎡d）左右(you)，仍能滿(man)足(zu)ASTMA923-06（C）標準的(de)小于(yu)10mg/（d㎡·d）要求。而TIG和(he)(he)SAW焊(han)(han)縫耐蝕(shi)性(xing)(xing)較好(hao)，失重(zhong)速率(lv)均小于(yu)1mg／（d㎡·d）。根據經(jing)驗，改善焊(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)縫腐蝕(shi)和(he)(he)沖擊性(xing)(xing)能，可采用短(duan)弧(hu)焊(han)(han)和(he)(he)減少弧(hu)焊(han)(han)過程焊(han)(han)條擺(bai)動的(de)方法。
總(zong)之，通過(guo)對于中(zhong)厚(hou)2205雙(shuang)相不銹鋼(gang)板(ban)的(de)整體評(ping)估，可以認為：TIG接頭綜(zong)合(he)性能(neng)最好，SAW其(qi)次，SMAW較(jiao)差。但SAW效(xiao)率較(jiao)高，焊接雙(shuang)相不銹鋼(gang)中(zhong)厚(hou)板(ban)時，該焊接方法將是一種不錯的(de)選擇。
