2205雙相不銹鋼焊接和焊后熱處理工藝

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1、2205雙相不銹鋼焊接和焊后熱處理工藝研究摘要：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檢測。結(jié)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(shù)要求，TIG焊蓋面的焊接接頭鐵素體含量低于MIG焊蓋面，且沖擊韌性也于優(yōu)于MIG焊蓋面，而MIG焊蓋面的焊接接頭的耐點腐蝕性能

2、優(yōu)于TIG焊蓋面。關(guān)鍵詞：2205雙相不銹鋼TIG焊MIG焊力學性能點腐蝕一、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有的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結(jié)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，它是一種典型的含N

3、、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能；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、熱裂傾向小、鋼中含鎳量較小、價格相對便宜等優(yōu)點，使其廣泛應用于化工、石油能源及海洋等領(lǐng)域，是目前應用最普遍的雙相不銹鋼材料。本實驗分別采用了兩種不同焊接方法進行對比，在焊后對焊接接送進行了熱處理，研究了焊接和熱影響區(qū)組織及性能變化和奧氏體-鐵素體相比例對其的影響。二、實驗材

4、料和實驗方法1、實驗材料實驗采用太原鋼鐵公司生的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(zhì)量分數(shù)，％）?????????????????表2?2205雙相不銹鋼的力學性能2、焊接工藝???2205雙相不銹鋼焊接的關(guān)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)揮依賴于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

5、到與母材金屬相近的各項性能。（1）焊接方法2205雙相不銹鋼可以采用多種焊接方法，本試驗對兩種不銹鋼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，TIG蓋面使用的焊機是LINCOLNDC400型焊機，MIG蓋面使用的焊機是YD-500KR2

6、HGE型焊機。(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。Ni是強烈的奧氏體形成元素，因而一般用的填充材料中Ni儲量比母材高2～4％，同時N含量略低于母材，以促進鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變，并穩(wěn)定焊縫金屬中的奧氏體。所以，本試驗選用了φ1.6mm的2209焊絲作為蓋面時的填充焊

7、絲。（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，坡口示意圖見圖一。??????????????圖一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(guān)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(zhuǎn)變，可以得到足夠數(shù)量的奧氏體。相反，采用低線能量的焊接，即高的冷卻速度相對奧氏體數(shù)量也少。因此

8、得到最佳的焊接熱影響區(qū)性能必須選擇合適的焊接熱輸入。一般2205雙相不銹鋼的推薦焊接熱輸入為0.5～2.5kJ/mm，但是在本實驗中，由于焊接后對焊接接頭進行固溶熱處理，可以部分消除過高熱輸入帶來的不利影響，所以選用的TIG焊接接熱輸入略高于推薦值。當采用多層多道焊時，后續(xù)焊道對前層焊道有熱處理作用，使焊縫金屬中的鐵素體進一步轉(zhuǎn)變成奧氏體，成為以奧氏體占優(yōu)勢的兩相組織，同時相鄰焊縫的熱影響區(qū)組織中的奧氏體含量也增多，從而使整個焊接接頭的組織和性能顯著改善。然而，過高的層間溫度會導致焊縫組織和性能