2205雙相不銹鋼焊接接頭微觀組織調(diào)控及變形矯正技術(shù)研究.pdf

1、雙相不銹鋼具有優(yōu)良的力學(xué)性能和腐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于石油化工、海洋結(jié)構(gòu)和船舶行業(yè)。雙相不銹鋼的優(yōu)異性能是建立在合理的雙相比基礎(chǔ)上，然而焊接后接頭雙相比例失衡嚴(yán)重，造成接頭性能顯著降低。在實(shí)際應(yīng)用中手工焊條電弧焊(SMAW)的使用最為普及，所以研究手工焊條電弧焊焊后接頭組織及性能很有必要。
　　本文采用三層三道焊，使用兩種焊條(焊條E2209-16、焊條309MoL)對(duì)6mm厚2205雙相不銹鋼進(jìn)行平板對(duì)接試驗(yàn)，每種焊條分別進(jìn)行不同

2、焊接位置、不同熱輸入的焊接試驗(yàn)。重點(diǎn)研究了不同焊接位置、不同熱輸入對(duì)接頭微觀組織、力學(xué)性能的影響，以及不同工藝參數(shù)對(duì)接頭殘余應(yīng)力的影響。
　　研究表明，焊后接頭沒(méi)有出現(xiàn)宏觀缺陷，焊縫成形良好。接頭焊縫區(qū)鐵奧兩相含量差距明顯，焊縫區(qū)奧氏體含量最高，熱影響區(qū)奧氏體含量最低，由于焊條309MoL中Ni元素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于母材和焊條E2209-16，使焊后獲得接頭焊縫區(qū)奧氏體含量比焊條E2209-16獲得接頭高。XRD分析表明所有接頭焊縫區(qū)沒(méi)

3、有出現(xiàn)有害次生相。掃描電鏡和能譜分析表明接頭合金元素在熱作用下發(fā)生了擴(kuò)散遷移，使得冷卻時(shí)鐵素體晶界優(yōu)先析出奧氏體，后續(xù)的熱循環(huán)使鐵素體晶內(nèi)析出大量細(xì)小奧氏體。三層三道焊得到的接頭每層焊道之間的奧氏體組織形態(tài)和含量存在差異。
　　接頭力學(xué)性能測(cè)試表明，焊條309MoL焊接試樣抗拉強(qiáng)度低于焊條E2209-16焊接試樣，且試樣全部斷裂在焊縫。平焊剛性固定試樣延伸率最小，這與接頭較大。彎曲試驗(yàn)中所有接頭面彎和背彎都沒(méi)有出現(xiàn)裂紋，表明接頭塑

4、韌性良好。沖擊測(cè)試中熱影響區(qū)沖擊值高于焊縫，但都低于母材，焊縫沖擊斷口斷口存在大量韌窩且全部為韌性斷裂，而熱影響區(qū)斷口存在較大范圍的平齊的解理面或準(zhǔn)解理面以及少量韌窩，所以斷裂方式為脆性為主的韌脆混合斷裂機(jī)制。接頭硬度值和所在區(qū)域的奧氏體含量相關(guān)，熱影響區(qū)硬度值最高，焊縫中蓋面層的硬度值最小。
　　利用ANSYS有限元軟件對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)模擬計(jì)算，結(jié)果表明三層三道焊中第二層焊道焊接熱循環(huán)曲線的最高溫度高于其他兩層焊道，

5、達(dá)到了2800℃，對(duì)接頭冷卻時(shí)間產(chǎn)生很大影響，從而影響接頭組織析出含量。接頭下層熱影響區(qū)受到三次熱循環(huán)作用，每次熱循環(huán)最高溫度都超過(guò)母材相變溫度。應(yīng)力場(chǎng)測(cè)試表明接頭焊縫區(qū)縱向和橫向殘余應(yīng)力相反，橫向表現(xiàn)為拉應(yīng)力，縱向表現(xiàn)為壓應(yīng)力，橫向殘余應(yīng)力在遠(yuǎn)離焊縫的區(qū)域拉應(yīng)力逐漸過(guò)渡為壓應(yīng)力最后趨為零，小孔法測(cè)試應(yīng)力與模擬值較吻合。
　　對(duì)變形嚴(yán)重的板材進(jìn)行機(jī)械矯正，拉伸測(cè)試結(jié)果顯示矯正后板材抗拉強(qiáng)度略升高， 應(yīng)力應(yīng)變曲線中屈服階段