焊接工艺对S32205双相不锈钢组织和性能的影响

作者:刘宏伟 刊名:理化检验(物理分册) 上传者:温小玲

【摘要】为确定合理的焊接工艺及焊接材料,使S32205双相不锈钢的焊接接头具有预期的显微组织和相比例,以保证该双相不锈钢的焊接接头具有较强的耐腐蚀性能,分析研究了该材料在不同焊接工艺下产生的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能,以期对实际生产中双相不锈钢的焊接起到指导作用。

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双相不诱钢是指金属的显微组织中铁素体与奥氏体的体积各占约50%的不锈钢。在其固溶组织中一般较少相的比例也要达到30%,其焊接性能与奥氏体不锈钢相比,焊缝的热裂倾向低;与铁素体不锈钢相比,焊接接头焊后状态脆化程度低,而且热影响区中单相铁素体相的粗化程度也较低。正因为双相不锈钢具有两相组织的特点,使其兼备奥氏体不锈钢优良的韧性和良好的焊接性与铁素体不锈钢较高的强度和耐氯化物腐蚀的性能,因此被广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域,近年来也被研究用于第三代核电站AP1000安全壳及钢结构,具有较好的发展前景。其焊接要点是要保证焊接接头具有同母材一样优异的耐腐蚀能力,而决定该指标的主要因素就是显微组织。为了掌握此类材料的焊接技术,并应用于笔者公司核电产品的制造中,笔者选用S32205双相不锈钢板,选择了两种焊丝分别按不同工艺进行焊接试验,研究了焊接工艺对焊缝区显微组织的影响。1试样制备与试验方法试验材料为S32205512mmX500mmX150mm双相不锈钢板,其化学成分(质量分数)为:<0.03%C,<1.0%Si,<2.0%Mn,<0.030%P,<0.020%S,22%?23%Cr,4.5%?6.5%Ni,3.0%?3.5%Mo,0.14%?0.20%N。选择了两种焊丝,分别为TFW_2209^1.2mm和GMS2209於1.2mm焊丝,它们的化学成分见表1。分别按两-psmmm-maam刘宏伟:焊接工艺对S32205双相不锈钢组织和性能的影响表1焊丝的化学成分(质量分数)Tab.1Chemicalcompositionsofweldingwire(mass)焊丝种类CSiMnPSCrNiMoNTFW-2209<0.04<1.00.5?2.0<0.040<0.03021?247.5?102.5?4.00.08?'0.2GMS-2209<0.03<0.90.5?2.0<0.030<0.03021.5?23.57.5?9.52.5?3.50.08?0.2种工艺进行焊接试验[2_4]:60。5。(1)工艺一:焊接位置为立焊;坡口形式为v型,如图1所示,坡口角度605,钝边0?1mm,间隙1?3焊接方法为药芯焊丝电弧焊(FCAW),半自动焊接;层间温度<120'C,内部保护气体为10?20L/min的C02,具体焊接工艺参数见表2,得到试样1。图1工艺一的焊缝坡口示意图(mm)Fig.1Sketchmapofweldgroovewithprocess1表2工艺一的焊接参数Tab.2Weldparametersofprocess1(2)工艺二:焊接位置为平焊;坡口形式为V型,如图2所示,坡口角度60。土5。,钝边0?1mm,间隙1?3mm;焊接方法为熔化极气体保护焊(GMAW),半自动焊接;层间温度<120C,内部保护气体为10?25L/min的98%Ar+2%C02,具体焊接工艺参数见表3,得到试样2。605。图2工艺二的焊缝坡口示意图(_)Fig.2Sketchmapofweldgroovewithprocess2将焊好的试样沿着与焊缝垂直的方向切开并切割成小块,用金相砂纸磨制成金相试样,然后腐蚀,依据GB/T1954-2008铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体测量方法,在光学显微镜下观察其显微组织。2试验结果与分析2.1基体的金相检验为了便于对比,在母材上取样制成金相试样,观察基体的显微组织。图3为纵断面的显微组织,可见呈明显的带状组织,在铁素体的基体上分布着长条状奥氏体,而且两相比例基本相等。分析认为该组织形态是在生产

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