導(dǎo)語：2205鋼焊接工藝論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1、2205鋼的焊接性分析

2205鋼的焊接最主要的問題是如何保證焊接接頭鐵素體和奧氏體相組織的比例，進(jìn)而保證接頭的耐蝕性和力學(xué)性能。因此焊接工藝的制定是圍繞如何保證其雙相組織比例進(jìn)行的。當(dāng)鐵素和奧氏體量合適時(shí)（最佳值鐵素為45%），性能接近母材。如果組織比例偏差比較大，2205鋼焊接接頭的耐蝕性能和力學(xué)性能（尤其是韌性）將下降。過低的鐵素體含量（＜25%）將導(dǎo)致強(qiáng)度降低和抗應(yīng)力腐蝕開裂能力下降；過高的鐵素體含量（＞75%）會(huì)降低耐蝕性和沖擊韌性。

1.1合金元素的影響

2205鋼含有較多的合金元素，焊接過程中易形成金屬相、碳氮化合物等，這些會(huì)影響接頭力學(xué)性能和耐蝕性能。氮在保證焊縫金屬和焊后熱影響區(qū)內(nèi)形成足夠量的奧氏體方面具有重要作用。氮和鎳一樣是形成奧氏體和擴(kuò)大奧氏體元素且能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎳。在高溫下，氮穩(wěn)定奧氏體的能力也比鎳大，可防止焊后出現(xiàn)單相鐵素體，并能阻止有害金屬相的析出。由于焊接熱循環(huán)的作用，自熔焊或填充金屬成分與母材相同時(shí)，焊縫金屬的鐵素體量急劇增加，甚至出現(xiàn)純鐵素體組織。為了抑制焊縫中鐵素體的過量增加，一般采取在焊接材料中提高鎳或是加氮這兩條途徑。通常鎳的含量比母材高出2%~4%，如2205填充金屬的鎳含量就高達(dá)8%~10%。用含氮的填充材料比只提高鎳的填充材料效果更好，兩種元素都可以增加奧氏體相的比例并使其穩(wěn)定，但加氮不僅能延緩金屬間相的析出,而且還可提高焊縫金屬的強(qiáng)度和耐蝕性能。目前，填充材料一般都是在提高鎳的基礎(chǔ)上，再加入與母材含量相當(dāng)?shù)牡?/p>

1.2熱循環(huán)的影響

雙相不銹鋼焊接的最大特點(diǎn)是焊接熱循環(huán)對(duì)焊接接頭組織比例有較大的影響，無論焊縫還是熱影響區(qū)都會(huì)有相變發(fā)生，這對(duì)焊接接頭的性能有很大影響。雙相鋼含量與冷卻速度（t8/5）之間的關(guān)系；從圖中可見，在t8/5的冷卻速度在合適的范圍內(nèi)才能得到合適比例的雙相組織。因后續(xù)焊道對(duì)前層焊道有熱處理作用，多層多道焊對(duì)焊縫相比例是有益的。多層多道焊可促使焊縫金屬中的鐵素體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，成為以?shī)W氏體占優(yōu)勢(shì)的兩相組織；毗鄰焊縫的熱影響區(qū)中的奧氏體相也相應(yīng)增多，且能細(xì)化鐵素體晶粒，減少碳化物和氮化物從晶內(nèi)和晶界析出，從而使整個(gè)焊接接頭的組織和性能顯著改善。也正是由于焊接熱循環(huán)的影響，雙相不銹鋼焊接時(shí)要求與介質(zhì)接觸的焊道應(yīng)先焊接，這一點(diǎn)與奧氏體不銹鋼焊接順序的要求恰恰相反。

1.3焊接工藝參數(shù)的影響

焊接工藝參數(shù)對(duì)組織的平衡起著關(guān)鍵的作用。2205鋼在焊接時(shí)，若線能量過小，熱影響區(qū)冷卻速度快，奧氏體來不及析出，過量的鐵素體就會(huì)在室溫下過冷保持下來。若線能量過大，冷卻速度太慢，盡管可以獲得足量的奧氏體，但也會(huì)引起熱影響區(qū)的鐵素體晶粒長(zhǎng)大以及σ相等有害金屬相的析出，造成接頭脆化。所以焊件尺寸一定時(shí)，焊接線能量及層間溫度影響著焊接接頭的冷卻速度，進(jìn)而影響焊縫的最終組織。為了保證焊接接頭的相比例合適，最佳的措施是控制焊接線能量和層間溫度，并使用合適的填充金屬。

1.4氣體保護(hù)的影響

鎢極氬弧焊時(shí)，可在氬氣中加入2%氮?dú)?，防止焊縫氮元素的損失，有助于鐵素體與奧氏體的平衡。

2、2205鋼的焊接工藝方案

本文針對(duì)2205鋼焊接存在的系列問題，采用以下焊接工藝進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)。雙相鋼管材、管件在焊接前應(yīng)使用鐵素體檢測(cè)儀進(jìn)行基礎(chǔ)參數(shù)檢測(cè)，以確認(rèn)本批次雙相鋼材料的鐵素體含量基礎(chǔ)參數(shù)，供焊接完成后，與焊縫鐵素體含量對(duì)比。

2.1焊接接頭坡口型式

試驗(yàn)中管道直徑為168mm、壁厚為7mm。采用GTAW與SMAW組合焊接工藝。開V型坡口的對(duì)接接頭型式，焊道設(shè)計(jì)為3層。其中最底層為氬弧焊打底1層；過渡層采用手工氬弧焊1層；蓋面采用手工電弧焊1層。

2.2對(duì)口裝配及點(diǎn)固焊

坡口機(jī)加工完成后，將坡口及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的污物、油垢、水漬等清除干凈后組對(duì)，試件對(duì)口錯(cuò)邊量≤0.5mm。

2.3焊接

2.3.1背面氣體保護(hù)及氬弧焊打底

氬弧焊打底焊接時(shí)要充98%Ar+2N2惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。充氬保護(hù)流量開始時(shí)可為20~30L/min,施焊過程中流量應(yīng)保持在5~15L/min，確?？煽勘Ｗo(hù)。氬弧焊打底時(shí)，雙相鋼不允許自熔焊，焊接時(shí)必須填充焊絲；管道焊接時(shí)使用背部保護(hù)措施。焊接工藝參數(shù)按表2執(zhí)行；打底焊層厚度在2~3mm范圍內(nèi)，要注意焊縫飽滿，焊接時(shí)焊接速度不能太快。焊接第2層時(shí)，為了避免背面焊縫合金元素的燒損也要保證背面可靠保護(hù)。

2.3.2手工電弧焊蓋面焊接

本試件采用焊條電弧焊進(jìn)行蓋面焊接。焊接時(shí)每層焊道的厚度不大于所用焊條直徑，焊條擺動(dòng)方式為稍微擺動(dòng)，確保在熱輸入量不超標(biāo)的情況下成形良好。手工電弧焊施焊完畢，應(yīng)將焊縫表面焊渣、飛濺清理干凈。所有焊縫不能一次成形，每層焊縫必須根據(jù)焊層的寬度分3~4道焊接完成。每道焊縫的焊接都應(yīng)采用短弧、窄道、快速焊接手法進(jìn)行焊接。每道焊接完成后，必須等待焊縫溫度下降至100℃以下時(shí)方可進(jìn)行下一道的焊接。在緊急的情況下，采取水冷方式如圖3。焊縫層與層之間必須清理，清理時(shí)采用SS刷子（220目）；所有焊縫焊后必須進(jìn)行酸洗。

3、焊接檢驗(yàn)

經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，按照上述焊接工藝，可以得到完全合格的焊接接頭。按JB4708—2000進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，平均抗拉強(qiáng)度高達(dá)782MPa，塑性斷裂在熱影響區(qū)；4支側(cè)彎試樣無裂紋出現(xiàn)。采用國(guó)產(chǎn)焊接材料，經(jīng)過嚴(yán)格的工藝措施，使焊縫品質(zhì)達(dá)到了使用要求，而且合格率100%。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)證明，2205鋼焊接接頭的力學(xué)及抗蝕性能需保證其接頭中的相比例合適，而控制雙相比例的關(guān)鍵是控制焊接接頭的焊接熱循環(huán)。因此，2205鋼在焊接前不需要預(yù)熱，預(yù)熱會(huì)造成焊接接頭冷卻速度降低；層間溫度應(yīng)控制在150℃以下。因2520鋼導(dǎo)熱性良好且熱膨脹系數(shù)低，焊接時(shí)可采用直接水冷的方式來增加冷卻速度而不至于產(chǎn)生焊接缺陷；但在焊接下一道焊縫時(shí)應(yīng)當(dāng)注意徹底清除水汽，如有水汽則會(huì)導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)氣孔、裂紋等焊接缺陷。在組對(duì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制其組對(duì)質(zhì)量，不能強(qiáng)力組對(duì)，否則焊后很難矯正，更會(huì)在矯正過程中產(chǎn)生比較大的殘余應(yīng)力，會(huì)造成抗蝕性下降。焊口的加工最好采用機(jī)械加工。焊接時(shí)必須采取多層多道、選用合適的規(guī)范參數(shù)等焊接操作工藝措施來保證焊縫的雙相組織比例；并充分利用層道間的熱循環(huán)作用來改善組織和細(xì)化晶粒，提高焊縫的韌性。2205雙相不銹鋼焊后熱處理對(duì)提高焊接接頭的性能改善作用不大，一般焊后不進(jìn)行焊后熱處理。

5、結(jié)束語

實(shí)踐證明：采用國(guó)產(chǎn)焊絲和焊條，采取嚴(yán)格的工藝措施，能夠與進(jìn)口焊接材料一樣獲得平衡的雙相組織，達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及使用要求。

作者:岳海瑞郭春富單位:中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程總公司廣州有色金屬研究院