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双相不锈钢焊接接头力学性能研究

来源:未知 佚名 2019-03-01 浏览
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  双相不锈钢因其具有相同比例的铁素体和奥氏体,而兼具优良的力学性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于石油化工、交通运输、海洋工程等领域。2205双相不锈钢作为第二代双相不锈钢的典型代表,在全球生产应用比例高达80%。焊接作为材料加工环节不可或缺的一道工序,对双相不锈钢的生产应用与推广影响深远。

  然而,焊接过程中在焊接热循环作用下,母材和焊缝熔敷金属在快速加热和急速冷却的非稳态加热条件下,易发生一系列复杂相变和元素迁移,对焊接接头显微组织和综合性能产生很大影响。因此,对于双相不锈钢焊接性的理论研究价值在于,通过设定合适的工艺参数,保证焊接接头热影响区和焊缝区域获得合适的两相比例;防止焊接加热和冷却导致有害第二相析出而引起脆化。

  沪东中华造船集团有限公司的技术人员采用埋弧自动焊和药芯焊丝气体保护打底埋弧焊填充的方法,对SAF2205双相不锈钢进行施焊,重点研究不同焊接工艺参数对焊接接头显微组织、力学性能的影响。

  试验用母材为瑞典Avesta公司生产的SAF2205双相不锈钢,板厚12mm;焊接材料也由该公司提供,药芯焊丝牌号是Avesta FCW-2D2205/Φ1.2mm,埋弧焊焊丝和焊剂牌号为Avesta2205/Φ3.2mm,Avesta Flux805。

  分别采用三种不同的焊接工艺,对2205双相不锈钢进行平板对接焊实验。焊后利用金相显微镜、SEM观察接头微观组织,奥氏体体积分数的测定采用网格法,参照标准ASTM E562,力学性能测试参照中国船级社《材料与焊接规范》规定执行。

  一般而言,奥氏体对提高双相不锈钢的塑韧性起着决定性的作用,在一定范围内,材料冲击吸收功与奥氏体含量呈正相关。进一步的研究发现,双相不锈钢接头的冲击韧性,不仅与其两相比例有关,而且与有害二次相的析出密切相关。少量σ相的析出,即可显著降低材料的冲击韧性。

  多层多道焊接工艺中,后续焊道的热处理作用直接影响到焊缝熔敷金属的冷却速率,后续填充金属量越大,焊道越多,其冷却速率就越小,从而进一步增大了σ相和γ2 相析出可能性。

  双相不锈钢焊接接头显微组织由铁素体和奥氏体两相组成,除采用V型坡口SAW+FCAW组合焊接工艺接头样品底层焊道部位奥氏体比例偏大外,其他样品奥氏体比例均与母材接近,在50%左右,且HAZ奥氏体比例普遍低于焊缝区域。

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