焊接及热处理对2205双相不锈钢焊接接头腐蚀行为的影响

摘要

双相不锈钢是由铁素体和奥氏体组成,一般最少相的含量也要达到30％。当两相比例约为50％时,双相不锈钢具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。因其兼有奥氏体不锈钢的优良韧性与焊接性,和铁素体不锈钢的强度与耐氯化物应力腐蚀性能,而被广泛应用于石油化工、海洋运输及食品工程等行业。其中,以2205双相不锈钢应用最为广泛,占总量的80％。而此类钢主要应用于焊接,在焊接过程中,由于焊接热循环的影响,会发生复杂的相变行为,使得焊接接头组织中双相比例难以控制;另外焊接过程中不可避免地产生的应力和形变都会对焊接接头的性能带来恶劣影响。因此,对双相不锈钢焊接接头及其热处理后组织以及综合性能进行研究,具有一定的理论和实际意义。
　　本文采用TIG焊对2205双相不锈钢进行了焊接,通过对焊接接头进行不同温度的热处理,探讨不同焊接工艺及热处理工艺对2205双相不锈钢焊接接头微观组织及综合性能的影响,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等分析方法来研究热处理后焊接接头组织变化的情况,并结合拉伸测试、硬度测试、电化学实验、应力腐蚀实验等检测手段来分析焊后热处理对2205双相不锈钢焊接接头力学性能和抗腐蚀性能的影响。
　　通过对接头组织的分析表明,接头显微组织均由奥氏体和铁素体组成;由于热输入及保护气体的改变,组织两相含量变化明显,氮气作为保护气体的焊接接头中奥氏体的含量增加,铁素体含量减少。经过1050℃固溶处理后接头组织变化明显,两相分布均匀,晶粒变细,奥氏体含量明显增多,两相比例趋向于1:1。
　　显微硬度实验表明焊接接头的硬度均符合要求,600℃热处理后的接头的硬度值略有增加;1050℃固溶处理后的试样硬度值减小,热影响区、焊缝区及母材之间的差值也减小。在接头拉伸性能方面,焊接电流为110A纯Ar气保护条件下,焊后接头抗拉强度最高可达到819Mpa,但延伸率最低,断口形貌为准解理形貌,倾向于脆断。电流为120A,Ar+2％N2保护条件下的抗拉强度有所降低,但延伸率增加,其断口形貌为韧窝形貌,表明此条件下的焊接接头的塑性是最好。保护气体中N2的添加含量对材料的力学性能有显著影响,奥氏体含量的增加使接头延伸率增加,抗拉强度有所降低。
　　焊接接头的电化学测试中,交流阻抗图谱及循环极化曲线表明,电流为120A,保护气体为Ar+2％N2的接头的耐蚀性最好,600℃热处理后试样的Eb-EP差值最大,点蚀后修复能力差。经过1050℃固溶处理后的接头的耐蚀性优异程度,接近于母材。
　　通过慢应变速率实验和断口形貌分析得出,焊接电流120A,保护气体Ar+2％N2的焊接接头的抗应力腐蚀最好;经过600℃热处理的焊接接头,抗应力腐蚀性变差;1050℃固溶处理后的焊接接头抗应力腐蚀性能较好。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

Contents

第1章 绪 论

1.1 双相不锈钢概述

1.2双相不锈钢焊接发展现状

1.3双相不锈钢焊接接头的耐蚀性

1.4本课题研究目的意义

1.5本课题研究内容

第2章 实验设备材料及研究方法

2.1 实验材料

2.2 焊接工艺

2.3 焊后热处理

2.4 性能测试

第3章 焊接工艺及热处理对接头处组织的影响

3.1 引言

3.2 2205双相不锈钢焊接成形性分析

3.3 2205不锈钢母材显微组织分析

3.4焊接工艺及热处理对焊缝区相比例的影响

3.5 焊接工艺及热处理对焊缝区元素含量的影响

3.6 焊接工艺参数及热处理对焊接接头组织的影响

3.7 小结

第4章 焊接工艺对接头处抗拉强度和硬度的影响

4.1 引言

4.2 焊接接头拉伸性能分析

4.3 拉伸试样断口形貌分析

4.4 焊接接头的硬度分析

4.3 未热处理接头维氏硬度(HV)测试结果

4.5 小结

第 5章 22052双相不锈钢焊接接头电化学腐蚀性能实验研究

5.1 引言

5.2 交流阻抗实验结果及分析

5.3 循环极化曲线实验结果分析

5.4 小结

第6章 2205双相不锈钢焊接接头抗应力腐蚀腐蚀性能研究

6.1引言

6.2 慢应变速率实验的结果与分析

6.3 小结

结论

参考文献

致谢

发表文章