無錫不銹鋼板：雙相不銹鋼焊接接頭力學(xué)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(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于石油化工、交通運輸、海洋工程等領(lǐng)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(chǎn)應(yīng)用比例高達(dá)80%。焊接作為材料加工環(huán)節(jié)不可或缺的一道工序，對雙相不銹鋼的生產(chǎn)應(yīng)用與推廣影響深遠(yuǎn)。
然而，焊接過程中在焊接熱循環(huán)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(wěn)態(tài)加熱條件下，易發(fā)生一系列復(fù)雜相變和元素遷移，對焊接接頭顯微組織和綜合性能產(chǎn)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(shè)定合適的工藝參數(shù)，保證焊接接頭熱影響區(qū)和焊縫區(qū)域獲得合適的兩相比例；防止焊接加熱和冷卻導(dǎo)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(shù)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(jìn)行施焊，重點研究不同焊接工藝參數(shù)對焊接接頭顯微組織、力學(xué)性能的影響。
試驗用母材為瑞典Avesta公司生產(chǎn)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(jìn)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?jǐn)?shù)的測定采用網(wǎng)格法，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM E562，力學(xué)性能測試參照中國船級社《材料與焊接規(guī)范》規(guī)定執(zhí)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(nèi)，材料沖擊吸收功與奧氏體含量呈正相關(guān)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，雙相不銹鋼接頭的沖擊韌性，不僅與其兩相比例有關(guān)，而且與有害二次相的析出密切相關(guān)。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(xù)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(xù)填充金屬量越大，焊道越多，其冷卻速率就越小，從而進(jìn)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(qū)域。