S32101双相不锈钢焊接工艺及其接头组织与性能

摘要

S32101双相不锈钢具有强度高、韧性好、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀、焊接冷裂纹和热裂纹敏感性小等优良的综合性能，固而被广泛用于核电站、石油、天然气、化肥，造纸及食品设备等行业，虽然S32101双相不绣钢的性能及经济性非常诱人，但其焊接性较差，仍存在很多问题。本课题研究的S32101双相不绣钢主要用于制造核电站设备，由于性用环境和要求较高，因而对其焊接接头具有更高的要求。本文以通过手工焊条电弧悍(SMAW）进行三种不同焊接工艺施焊，借助金相显微镜、扫描电子显微镜对各工艺下焊接接头的组织与缺陷表征，井对母材、焊接及热影响区试块进行了拉伸，弯曲，冲击和硬度对比测试。得到的主要结论如下： (1)三种焊接工艺条件下，大焊接电流(80-200A)的XUT3焊接工艺对应的接头试样出现了较大程度的变形。 (2)S32101双相不锈钢焊接接头的显微组织有铁素体和奥氏体两相组成。热影响区在经历焊接热循环作用后，铁素体晶粒长大变粗，奥氏体组织呈现条快状；由于焊缝区冷却速率相对较低，组织中奥氏体含量有增加趋势。 (3)三种焊接工艺条件下的拉伸试样断裂均位于热影响区，横弯试样均未发现明显开裂。由此可见，焊接接头的拉伸和弯曲性能均满足对焊接的性能要求。焊接电流适中(70-130A)的XUT2焊接工艺对应的焊接接头焊缝和热影响区试样的冲击性能最为优异，冲击功分别为79J和122J。焊缝区域较两侧的热影响区硬度偏高。 (4)S32101双相不锈钢焊接接头在高温(150～300℃)下，母材和焊缝的抗拉强度和屈服强度均呈先降低后增加的变化趋势；在高温下，母材与焊缝的伸长率均呈先增加、后降低、再增加的变化趋势，既“N”形规律，且同意湿度下母材伸长率均高于焊缝。 (5)S32101双相不锈钢焊接接头在相同的低温(-20和-40℃)下，母材的冲击吸收功最大，热影响区次之，焊缝最小。 (6)S32101双相不锈钢焊接接头缺陷差别较大。在小焊接电流(60-100A)的XUT1焊接工艺下缺陷最多，但只有7处未熔合和2处气孔缺陷；在焊接电流适中(70-130A)的XUT2焊接工艺下，产生的缺陷分布较均匀，包括气孔2处、未熔合和夹渣各1处；在大焊接电流(80-200A)的XUT3焊接工艺下，产生的缺陷较单一，仅有2处点缺陷。

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