2205双相不锈钢实芯MIG焊焊接接头组织性能研究

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2205双相不锈钢(简称DSS 2205)凭借其优良的力学性能和抗腐蚀性能,近年来在容器制造、石油化工、海洋船舶、海水淡化等行业领域广泛应用。DSS 2205在焊接过程中伴随着Cr、Ni、Mo、N等元素的扩散,并且容易析出有害相,因此在实际大规模生产过程中如何选取一种高效、低能耗、焊接质量高的焊接工艺就具有很大的必要性。DSS 2205的焊接工艺有多种,其中MIG焊是目前应用最广泛的焊接工艺,药芯MIG焊虽然工艺控制简单,但由于其焊丝不易保存,成本高,并且其在焊接过程由于易导致焊缝夹渣。实芯焊能有效克服上述缺点的同时还降低焊接生产成本。因此,本文重点研究了DSS 2205实芯MIG焊焊接接头组织与性能。首先,本文以DSS 2205焊接接头为研究对象,对比研究不同焊接工艺(药芯MIG焊、手工氩弧焊、手工焊条电弧焊以及实芯MIG焊)组织与性能,并在此基础上研究不同保护气体(100%Ar、98%Ar+2%N2和98%Ar+2%O2)、不同去应力方式(风铲处理、超声处理、250℃/24 h)对实芯MIG焊焊接接头残余应力、抗腐蚀性能和力学性能的影响规律,为实芯MIG焊焊接工艺改进提供数据和理论基础。结果表明:四种焊接工艺在沿焊缝方向(X向)和垂直焊缝方向(Y向)上应力状态不同。采用不同的焊接工艺,焊接接头的抗拉强度和断裂位置也不同,并且会影响断口特征。在四种焊接工艺中抗点腐蚀性能最好的是手工氩弧焊,最差的是药芯MIG焊。四种接头晶间腐蚀试验均未发生晶间腐蚀现象,而是发生了全面均匀腐蚀。三种保护气体下焊接的DSS 2205实芯MIG焊接接头的焊缝附近X向和Y向应力状态相同,大小不同。三种保护气体下焊接接头强度最低均在焊缝处,热影响区强度最高,拉伸试样均断裂在焊缝处;三种保护气体下抗点腐蚀、晶间腐蚀及电化学腐蚀性能最好的为在98%Ar+2%N2保护气体下焊接接头,Ar保护气体下抗腐蚀性能最差,说明在氩气中增加2%的O2和N2均提高了焊接接头的腐蚀性能,但增加2%的N2的提高强度效果更好。三种去应力方式中,风铲和超声波处理后沿焊缝和垂直焊缝方向的残余应力均由拉应力变为压应力;250℃保温24小时焊后热处理后沿焊缝和垂直焊缝方向发生残余应力再分配,两个方向的拉应力大小变化不明显。风铲和超声波处理增加了焊缝奥氏体和铁素体相的位错密度,有效提高了焊缝和热影响区的强度;250℃保温24小时焊后热处理相当于对焊接接头进行了退火处理,奥氏体和铁素体相的位错密度均减少,焊缝及热影响区的强度出现了一定程度的降低。三种去应力处理均有效地提高了DSS 2205实芯MIG焊接接头的抗腐蚀性能(点腐蚀、晶间腐蚀及电化学腐蚀),其中效果最好的为风铲和超声波处理。
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