氮对ER2209MAG焊丝熔敷金属性能的影响

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UNS S32205(00Cr22Ni5Mo3N)双相不锈钢作为第二代双相不锈钢因其优异的耐局部腐蚀性能和力学性能,目前在国内外石油、化工、造船、造纸、制盐、海水淡化等领域,得到越来越广泛的应用。由于国内对这种材料的研究较国外晚,其配套的ER2209(00Cr22Ni9Mo3N)焊接材料国内尚无成熟产品,特别是气保焊丝与国外有很大差距,国产化问题急需解决。氮是第二代双相不锈钢的重要元素,对于提高双相不锈钢的耐腐蚀性能和保证合适的相比例有重要作用。对于配套的焊接材料2209氮元素同样很重要,是保证焊接接头相比例和性能的重要元素。为了研究氮对2209MAG焊丝熔敷金属性能的影响,本文对比了一系列不同氮含量丝熔敷金属的力学性能;利用化学法和电化学法研究了氮对2209MAG焊丝熔敷金属点蚀速率和临界点蚀温度(CPT)的影响;采用光学电镜金相试验(OM)、扫描电子显微镜(SEM)断口试验和金相试验等分析方法,研究了熔敷金属的金相组织及断口形貌,讨论了影响熔敷金属力学性能的因素。研究表明:就目前研究结果看,随着氮含量的增加冲击值和抗拉强度有增大趋势,但是其增大的幅度不足以断定此规律;断面收缩率和延伸率随氮含量的变化不大。后来研究发现研制焊丝熔敷金属中1μm以上尺寸夹杂物明显较进口焊丝熔敷金属中多,夹杂物主要类型为铝硅酸盐类的半塑性夹杂物。这些大的半塑性夹杂物的存在降低了材料的塑韧性,从而可能掩盖了氮对材料力学性能的影响规律。关于氮对力学性能的影响规律需下一步继续研究。由化学法研究双相不锈钢熔敷金属耐点蚀性发现,随着氮含量的增加熔敷金属的点蚀速率降低,表明材料耐点蚀性增强;在腐蚀样上腐蚀坑的分布沿一条直线是由于焊接热循环作用的结果。由电化学测量的结果知,氮含量0.10%熔敷金属在3.5%NaCl溶液中的CPT为37℃左右,氮含量0.13%熔敷金属CPT为45℃左右,氮含量0.18%熔敷金属CPT为53℃左右,也证明随着氮含量的增大材料的耐点蚀性增强。由CPT的结果知ASTM G48标准中CPT计算公式不能准确表征熔敷金属的临界点蚀温度,用CPT表征材料的耐点蚀性比腐蚀电流密度和击破电位等参数适用性更广泛,更适合工程应用。从氮对熔敷金属力学性能和腐蚀性能的影响规律看:2209熔敷金属中氮含量应控制在0.14~0.18%范围内,焊丝中氮含量控制在0.16~0.20%范围内。
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