無錫不銹鋼板：雙相不銹鋼焊接接頭力學性能研究
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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無錫不銹鋼板5月26日訊 雙相不銹鋼因其具有相同比例的鐵素體和奧氏體，而兼具優良的力學性能和耐腐蝕性能，被廣泛應用于石油化工、交通運輸、海洋工程等領域。2205雙相不銹鋼作為第二代雙相不銹鋼的典型代表，在全球生產應用比例高達80%。焊接作為材料加工環節不可或缺的一道工序，對雙相不銹鋼的生產應用與推廣影響深遠。
然而，焊接過程中在焊接熱循環作用下，母材和焊縫熔敷金屬在快速加熱和急速冷卻的非穩態加熱條件下，易發生一系列復雜相變和元素遷移，對焊接接頭顯微組織和綜合性能產生很大影響。因此，對于雙相不銹鋼焊接性的理論研究價值在于，通過設定合適的工藝參數，保證焊接接頭熱影響區和焊縫區域獲得合適的兩相比例；防止焊接加熱和冷卻導致有害第二相析出而引起脆化。
滬東中華造船集團有限公司的技術人員采用埋弧自動焊和藥芯焊絲氣體保護打底埋弧焊填充的方法，對SAF2205雙相不銹鋼進行施焊，重點研究不同焊接工藝參數對焊接接頭顯微組織、力學性能的影響。
試驗用母材為瑞典Avesta公司生產的SAF2205雙相不銹鋼，板厚12mm；焊接材料也由該公司提供，藥芯焊絲牌號是Avesta FCW-2D2205/Φ1.2mm，埋弧焊焊絲和焊劑牌號為Avesta2205/Φ3.2mm，Avesta Flux805。
分別采用三種不同的焊接工藝，對2205雙相不銹鋼進行平板對接焊實驗。焊后利用金相顯微鏡、SEM觀察接頭微觀組織，奧氏體體積分數的測定采用網格法，參照標準ASTM E562，力學性能測試參照中國船級社《材料與焊接規范》規定執行。
一般而言，奧氏體對提高雙相不銹鋼的塑韌性起著決定性的作用，在一定范圍內，材料沖擊吸收功與奧氏體含量呈正相關。進一步的研究發現，雙相不銹鋼接頭的沖擊韌性，不僅與其兩相比例有關，而且與有害二次相的析出密切相關。少量σ相的析出，即可顯著降低材料的沖擊韌性。
多層多道焊接工藝中，后續焊道的熱處理作用直接影響到焊縫熔敷金屬的冷卻速率，后續填充金屬量越大，焊道越多，其冷卻速率就越小，從而進一步增大了σ相和γ2相析出可能性。
雙相不銹鋼焊接接頭顯微組織由鐵素體和奧氏體兩相組成，除采用V型坡口SAW+FCAW組合焊接工藝接頭樣品底層焊道部位奧氏體比例偏大外，其他樣品奧氏體比例均與母材接近，在50%左右，且HAZ奧氏體比例普遍低于焊縫區域。