SAF2205双相不锈钢与异种金属的焊接性研究

摘要

双相不锈钢具有良好的耐局部腐蚀和综合力学性能，使其广泛应用于石油化工、海洋平台等许多国民经济重要领域。在这些工程结构中将不可避免地存在双相不锈钢与碳钢、奥氏体不锈钢等异种金属的焊接问题。然而，由于异种金属的化学成分和物理、化学性能等存在较大差异，在焊接时不同程度地存在接头残余应力和碳元素迁移等问题，使得异种材料的焊接比同种材料的焊接要困难得多。如果工艺控制不当，在焊接过程中存在焊缝稀释率大，且易在接头焊缝中产生裂纹等焊接缺陷，严重降低接头的使用性能。基于此，本文对SAF2205 双相不锈钢分别与304 奥氏体不锈钢、Q235A 碳钢异种金属的焊接工艺及焊接性进行研究。
　　 针对SAF2205 双相不锈钢与异种金属的焊接性特点，文中分别采用钨极氩弧焊（GTAW ）和焊条电弧焊（SMAW ）方法，选用含高Cr、Ni 量的ER2209 焊丝、ER309 焊丝及E2209 焊条作为填充材料进行异种金属的焊接，以使获得接头焊缝具有最佳双相比例(铁素体的含量约50%)为原则，并结合对获得接头的性能测试，从大量的工艺试验结果中，确定接头组织与性能满足要求的最佳焊接工艺及参数。
　　 利用光学显微镜（OM ）、扫描电镜（SEM ）、透射电镜（TEM ）及X 射线衍射仪（XRD ）对异种焊接接头的不同区域进行组织观察、成分分析及相结构分析。结果表明，在304-WM 界面处存在一个过渡层，细小、针状的铁素体组织不连续地分布在奥氏体基体上。对该界面进行分析，并未发现元素偏聚和有害组织的存在。而在Q235A-WM 界面处，由于碳原子的扩散，在熔合线附近的Q235A 母材一侧存在一层“脱碳层”，Cr、Ni 等合金元素在该区域呈一定浓度梯度分布，不过并未发现有Cr的碳化物或者马氏体等有害组织析出。采用网格法对焊缝和热影响区的双相比进行测定，其比例均在所要求的范围内，能够满足接头对其显微组织的要求。
　　 异种金属焊接接头的力学性能测试结果表明，焊接接头均属于高强匹配，完全能够满足实际工程结构对其强度要求。进一步采用化学浸泡法和电化学腐蚀方法对2205 双相不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头进行耐点蚀性能测试，结果表明，采用ER2209 焊丝进行钨极氩弧焊所获得接头具有最佳的耐点蚀性能。
　　 总之，在本文中试验条件下，采用所选择的焊接工艺均可在一定程度上实现2205 双相不锈钢与304 奥氏体不锈钢、Q235A 碳钢异种金属的可靠连接。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

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第一章绪论

第二章2205双相不锈钢与异种金属焊接工艺试验

第三章2205双相不锈钢与304不锈钢异种接头组织性能分析

第四章2205双相不锈钢与Q235A异种接头组织性能分析

第五章接头的耐点蚀性能试验

第六章结论

参考文献

致谢

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