2205双相不锈钢焊接热影响区热模拟组织与冲击韧性

作者:张建勋;李为卫;李庆琰;刘亚旭 刊名:焊管 上传者:乔琳

【摘要】2205双相不锈钢(DSS)综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,具有良好的综合性能,然而在焊接过程中最为突出的问题是热循环对热影响区(HAZ)组织和性能的影响。采用热模拟试验技术,研究了不同t8/5参数的单次热循环和多次热循环对焊接HAZ组织与性能的影响。研究结果表明,不同的t8/5对组织形态和相比例有着较大的影响,二次热循环能改善焊接HAZ的冲击韧性。

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2205双相不锈钢焊接热影响区 热模拟组织与冲击韧性 张建勋1 , 李为卫2 , 李庆琰1 , 刘亚旭2 (1. 西安交通大学 材料科学与工程学院焊接研究所 , 西安 710049; 2. 中国石油天然气集团公司石油管力学和环境行为重点实验室 , 西安 710065) 摘  要 : 2205双相不锈钢 (DSS)综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点 ,具有良好的综合性能 ,然而在焊接过程中最为突出的问题是热循环对热影响区 (HAZ)组织和性能的影响。 采用热模拟试验技术 ,研究了不同 t8 /5参数的单次热循环和多次热循环对焊接 HAZ组织与性能的影响。研究结果表明 ,不同的 t8 /5对组织形态和相比例有着较大的影响 ,二次热循环能改善焊接 HAZ的冲击韧性。 关键词 : 双相不锈钢 ; 热模拟 ; HAZ; 组织性能 中图分类号 : TG142. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1001- 3938 (2006) 05 - 0021- 04 0 前  言 双相不锈钢 (Duplex Stainless Steel)的组织结构由奥氏体和铁素体两相组成 ,两相各占近乎50% ,且不含二次析出物。双相不锈钢综合了两相组织的各自特点 ,具有良好的耐蚀性能和较高的力学性能 ,正逐渐被应用于海洋、石油化工等行业。 然而 ,当采用熔化焊接方法焊接双相不锈钢时 ,焊接热循环会对其组织和性能特别是焊接热影响区 (HAZ)的组织和性能产生很大的影响。有研究表明 ,焊接热循环的最高温度和快速冷却会促使双相不锈钢组织的铁素体化 ,由于 α铁素体含量的增加而导致冲击韧性和耐蚀性恶化 ,因此可以采用增加 N含量以稳定奥氏体组织和促使从α铁素体中析出奥氏体 ,从而改善双相不锈钢的焊接性能 [1 - 2 ] 。 我国在西气东输工程中的部分重要管道选用了 2205双相不锈钢。从国内外的研究来看 , 2205 双相不锈钢在焊接过程中 ,最为突出的问题也是热循环对焊接接头微观组织和塑、韧性的影响 [3 - 4 ] 。采用适当的焊接工艺和焊接材料与一定的焊接技术相结合是获得成功焊接的关键 ,尤其 对油气输送行业及野外施工现场的焊接更是如此。2205双相不锈钢在国内甚至在国外如此大规模的使用还是首次。因此 ,从工程实际需要出发 ,采用热模拟技术和先进的材料分析技术 ,深入研究 2205双相不锈钢焊接热影响区的组织与性能的关系 ,探索焊接线能量的影响规律 ,为确定最佳焊接规范参数提供理论依据 ,具有十分重要的理论意义和工程应用意义。 1 试验材料与方法 试验材料为瑞典产的 SAF2205双相不锈钢 , 其化学成分和力学性能见表 1、表 2。     表 1 SAF2205双相不锈钢的化学成分 %    w (C) w (Si) w (Mn) w (S) w (P) 0. 017 0. 41 1. 40 0. 0030 0. 024 w (Cr) w (Ni) w (Mo) w (N) 22. 83 5. 66 3. 40 0. 180 表 2 SAF2205双相不锈钢的力学性能 屈服强度 /MPa 抗拉强度 /MPa 伸长率 /% ≥448 ≥621 ≥25 焊接热模拟试验在洛阳船舶材料研究所 ·12·焊管 ·第 29卷第 5期 ·2006年 9月 Gleeble - 1500型热模拟试验机上进行 ,加热速度为 100 ℃/ s,试样尺寸为 11. 80mm × 12. 50mm × 110. 20mm。 焊接热循环曲线根据式 (1)方程计算。研究表明 ,式 (1)可以在热模拟

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