雙相不銹鋼焊接和焊后熱處理工藝研究1

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1、精品論文2205雙相不銹鋼焊接和焊后熱處理工藝研究1昌敬源，石巨巖，謝貴生，林會會，李振榮，于靜太原理工大學材料科學與工程學院，太原(030024)E-mail:252261190@qq.com摘要：采用了等離子弧焊（PAW）打底+鎢極氬弧焊（TIG）蓋面和等離子弧焊（PAW）打底+熔化極氬弧焊（MIG）蓋面兩種焊接工藝焊接2205雙相不銹鋼，并對焊接接頭進行了固溶處理。對采用兩種焊接工藝的焊件進行金相組織、鐵素體-奧氏體兩相比例、力學性能以及耐點腐蝕性能檢測。結果表明：兩種焊接工藝都可以保證焊接接頭的各項性能均能滿足技術要求，TIG焊蓋面的焊接接頭鐵素體含量低于MIG焊蓋面，且沖擊韌性也優(yōu)

2、于MIG焊蓋面，而MIG焊蓋面的焊接接頭的耐點腐蝕性能優(yōu)于TIG焊蓋面。關鍵詞：2205雙相不銹鋼；TIG焊；MIG焊；力學性能；點腐蝕中圖分類號：TG142文獻標識碼：A0.引言雙相不銹鋼是由奧氏體和鐵素體兩相組成，當兩相比例約為50%時，雙相不銹鋼將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高的強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，使其兼具奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點。2205雙相不銹鋼是20世紀70年代首先由瑞典研制成功，材料牌號為SAF2205，屬于第二代雙相不銹鋼。中國在80年代初開始研究相當SAF2205的00Cr22Ni5Mo3N雙相不銹鋼，它是一種典型的

3、含N、超低碳、雙相鐵素體—奧氏體不銹鋼，它具有較高的屈服強度(為奧氏體不銹鋼的二倍)及良好的塑性，有良好的低溫沖擊性能；優(yōu)良的耐應力腐蝕、晶間腐蝕、點腐蝕和縫隙腐蝕性；與奧氏體不銹鋼相比，具有導熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小；可焊性好，熱裂傾向?。讳撝泻嚵枯^少，價格相對便宜等優(yōu)點，使其廣泛的應用于化工、石油能源及海洋等領域，是目前應用最普遍的雙相不銹鋼材料[1-3]。本課題是為滿足太原鋼鐵集團不銹鋼制品有限公司的2205雙相不銹鋼管生產需要而開展。分別采用了兩種不同焊接方法進行對比，在焊后對焊接接頭進行了熱處理，研究了焊縫和熱影響區(qū)組織及性能變化和奧氏體-鐵素體相比例對其的影響。1.實驗材料和實驗

4、方法1.1實驗材料實驗采用太原鋼鐵公司生產的2205雙相不銹鋼，其化學成分和力學性能如表1和表2所示。2205雙相不銹鋼試板的尺寸為160mm×320mm×10mm。表12205雙相不銹鋼的化學成分（質量分數(shù)，%）CSiPSMnCrMoNiNFe0.03≤1.00≤0.03≤0.02≤2.0022～233.0～3.54.5～6.50.15～0.2余量表22205雙相不銹鋼的力學性能材料R0.2(Mpa)Rm(Mpa)A(%)HB2205≥450≥620≥25≤2901本課題得到太原科技局項目2205雙相不銹鋼焊管焊接技術（0602001）的資助。-6-精品論文1.2焊接工藝2205雙相不銹鋼

5、焊接的關鍵是保證焊接接頭具有良好的力學性能和耐腐蝕性能，而雙相不銹鋼性能的發(fā)揮是靠合理的奧氏體和鐵素體兩相比例，因此需要通過嚴格的控制焊接工藝，控制焊接接頭的兩相比例，以使其得到與母材金屬相近的各項性能。1.2.1焊接方法2205雙相不銹鋼的可以采用多種的焊接方法，本試驗采用了兩種不同的焊接方法進行研究對比，即：等離子弧焊（PAW）打底+鎢極氬弧焊（TIG）蓋面和等離子弧焊（PAW）打底+熔化極氬弧焊（MIG）蓋面。打底采用等離子焊，保證單面焊雙面成型。蓋面采用自動氬弧焊，按多層焊接規(guī)定的順序，多層數(shù)施焊，每次堆焊應清理焊道。試驗中使用的等離子焊機為LINCOLNDC600型等離子焊機，TI

6、G蓋面使用的焊機是LINCOLNDC400型焊機，MIG蓋面使用的焊機是YD-500KR2HGE型焊機。1.2.2填充材料在雙相不銹鋼的焊接過程中，如果焊縫金屬的化學成分與母材相同，在熱循環(huán)的作用下，焊縫中的鐵素體含量會急速增加，甚至出現(xiàn)純鐵素體組織，從而導致氮化物和二次奧氏體的析出，使焊縫的韌性和耐腐蝕性能降低。因此，為抑制鐵素體的過量增加，一般采用奧氏體占優(yōu)勢的焊縫金屬來解決[4]。Ni是強烈的奧氏體形成元素，因而一般采用的填充材料中Ni含量比母材高2％～4％，同時N含量略低于母材，以促進鐵素體向奧氏體轉變，并穩(wěn)定焊縫金屬中的奧氏體[5]。所以，本試驗選用了φ1.6mm的2209焊絲作為

7、蓋面時的填充焊絲。1.2.3焊接工藝參數(shù)2205雙相不銹鋼要求全熔透，實驗中采用V型坡口，坡口角度為60°，鈍邊5mm，根部間隙1～2mm，平板對接，坡口示意圖見圖1。圖1焊接試件坡口示意圖焊接熱輸入的大小不僅決定焊縫及熱影響區(qū)的寬度，而且也是決定熱影響區(qū)的加熱和冷卻速度的關鍵因素。焊接采用高線能量時，盡管會使凝固組織的鐵素體晶粒易長大，但是在此情況下的低的冷卻速度卻會促使較多的奧氏體轉變，可以得到足夠數(shù)量的