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摘要：本文对2205双相不锈钢的两种焊接方法做出了论述，分别对钨极氩弧（GTAW）焊和手工电弧（SMAW）焊做出了论述，重点分析了这两种焊接方法对2205双相不锈钢组织与耐蚀性影响，为相关工作者提供一定的参考和建议。
关键词：SMAW；GTAW；2205双相不锈钢；耐蚀性
就双相不锈钢而言，其是由大约相同的铁素体和奥氏体相比例构成，将双相不锈钢运用到实际操作中，此种不锈钢能具有很好的力学性能，且其耐腐性能强[1]。考虑到双相不锈钢结合了上述两种不锈钢的优点，其也被广泛运用到我国各行各业中，比如运输、造纸或石油化工等行业。本文现对2205双相不锈钢的两种焊接方法做出分析，设计了相关实验，来探讨钨极氩弧焊和手工电弧焊对2205双相不锈钢焊缝组织与耐蚀性影响，分析2205双相不锈钢焊缝组织在这两种焊接法中是否能够具有最优的两相比，即α相是否能达到40%～60%，而γ相是否能达到40%～60%，并测试了这两种焊接法的焊缝在不同Cl-离子浓度中的耐蚀行为，以期实现验证2205双相不锈钢的耐蚀性能。
1.相关实验的方法
1.1.所需材料和工艺介绍
对2205双相钢板的焊接，采用钨极氩弧焊和手工电弧焊工艺，运用多层多道焊的方式来进行焊接。钨极氩弧焊选用直径为2.4mm的焊丝，焊丝为22.8.3L，并采用了2%的氮气和98%的氩气为保护气体，在进行焊接时，各层间的温度要控制适宜，不应高出100℃，对于焊速应控制合理，保持在12～13cm/min，焊接时热输入更应控制好，保持在9.9～12.5Kj/cm；运用手工电弧焊时，可应选用直径为3.2㎜的焊条，焊条为22.9.3LR，焊速和热输入同应控制合理，焊速要保持在22～24㎝/min，热输入保持在6.75～8.58kJ/cm。此外，板材和焊材的选用应合理，根据实际情况而决定，坡口和取样位置可以参照图1来执行，保证取样合理。
1.2.测定铁素体的含量
首先配制溶液，需要K3[Fe（CN）6]，NaOH和水，K3[Fe（CN）6]为12g，NaOH为40g，水为100ml，水的温度在90℃左右，按照这样的比例将溶液配制好。然后将取样作为试样来进行试样，将试样放入到配制好的溶液中，试样放置时间为45s，侵蚀之后运用显微镜做观察，选用型号为LeicaQ500MW显微镜，主要对试样的焊缝进行观察，并且按照ASTM/E562标准节点法来测定，主要运用此标准来测定铁素体α相数量。
1.3.腐蚀试验
先将两种不同焊接法的两种试样进行加工，两种试样均加工成长宽都为10㎜、厚度2㎜的薄片，然后再配置氯化铁溶液，配置按照ASTM/G48标准来配置，从而配置出6%浓度的氯化铁溶液，与其同时，按照此标准方法再配制出另外两种不同浓度的氯化铁溶液，浓度分别为10%和17%，将这两种溶液作为腐蚀介质。整个腐蚀试验温度保持在49.5℃左右，腐蚀的时间不低于1d，在计算腐蚀速度时，可以按照式1来计算：
V=（Wa-Wb）/St 式1
在式1中，V表示腐蚀速度，单位mg/（dm2h），Wa为试验前试样的质量，Wb为试验后试样的质量，单位为㎎，S为试样的总面积，单位为dm2，t为试验所需用的时间，单位为h。整个腐蚀试验完成后，对试样上的腐蚀产物做出清除，然后再运用显微镜来做观察。
2.实验结果和分析
2.1.金相组织分析
从相关实验的结果来看，不论是手工电弧焊还是钨极氩弧焊，这两种焊接工艺的组织的相比例都满足单相40%～60%的比例，焊缝冷却后，其铁素体会发生转变，会部分转变成为二次奥氏体，此时铬、镍、钼和氮等合金元素会发生化学反应，因化学反应导致元素重新分配，一旦这些元素重新分配，那么就造成了焊缝金属的化学成分出现了变化，而从影响合金元素分配的因素来看，温度和焊接热循环是关键的影响因素[2]。从熔池金属冷却来看，在其冷却过程中，铁素体作为奥氏体非均质形核的核心，同时又对奥氏体的变大有阻力作用，这种作用可以阻止奥氏体晶粒的长大，这样一来，就会让柱状晶的方向性受到干扰，从而促进双相组织形成，可以让奥氏体相得到均匀分布，同时也能让铁素体相得到均匀分布。
根据实验来看，相比于手工电弧焊的奥氏体相含量，钨极氩弧焊的奥氏体相含量要更高一些，出现这种情况，考虑其因素为：钨极氩弧焊使用了氮气结合氩气的保护气体，这种保护气体可以让焊缝金属表面的氮损失降低，并且可以让奥氏体的生成得到促进[3]；此外，钨极氩弧焊这种焊接工艺，其需用的线能量更大，那么会造成焊缝的冷却时间得到了延长，这样的情况会让奥氏体的生成变多，故钨极氩弧焊的焊缝中奥氏体相含量更高。
2.2.腐蚀试验结果分析
腐蚀试验的结果可以参照图2来看，在图2中我们可以看出，氯化铁的浓度越高那么试样的腐蚀速度越快，在同一个浓度下，无疑可以看出，钨极氩弧焊的耐腐蚀性要优于手工电弧焊的耐腐蚀性，如果将这两种焊接工艺形成的焊缝和母材来对比，且钨极氩弧焊工艺形成的焊缝均略好于母材。
从腐蚀形貌来看，母材的腐蚀形貌更规则一些，其蚀点比较均匀，且蚀点不大；而手工电弧焊的焊缝蚀点则最大，最不均匀，钨极氩弧焊焊缝蚀点的形貌位于居中水平。
从2205双相不锈钢焊缝的耐蚀性来看，其关键取决于铁素体与奥氏体的相比例，而双相不锈钢焊缝表面的钝化膜也起着重要的影响作用。从本文的试验中可以看出，由于氯化铁溶液中存有侵蚀性的Cl-离子，这种离子可以和氧离子发生反应，从而出现置换反应，在试样的氧化层中就具有氧离子，因此Cl-离子会破坏掉试样钝化膜溶解与修复的动态平衡，使得溶解占优势，从而引起接头的腐蚀。
其次，决定相比例的关键因素还有两类，分别为金属元素、线能量，如果合金元素得到了确定，那么有这个确定因素线能量的大小就成了关键因素，其大小会直接影响到相比例。在本文的试验研究中，大的线能量可能让冷却时间得到延长，并且可以让奥氏体的转变得到了加快，而小的线能量则无法让冷却时间延长，相反会让冷却速度变快，冷却速度一旦变快，在焊缝中奥氏体无法充分析出，从而会让焊缝中的铁素体含量变高，可以造成氮化物含量增高，这些物质的含量变高却会让试样的抗腐蚀性性能下降[4]。而从腐蚀试验来看，接触到氯化铁溶液的试样，其奥氏体/铁素体相界会先遭到浸蚀，随着时间推移，首先被腐蚀的会是铁素体，从而造成了局部腐蚀的出现[5]。
3.总结语
综上所述，无论是手工电弧焊还是钨极氩弧焊，其都可以让α相和γ相都达到40%～60%，而运用钨极氩弧焊这种焊接工艺，可以让奥氏体生成更多，且此种焊接工艺可以让奥氏体组织在铁素体基体中的分布比较均匀，在同样的Cl-离子作用下，钨极氩弧焊工艺的耐蚀性更强。Cl-离子浓度越高那么双相不锈钢的腐蚀速度越快，在同一个浓度下，钨极氩弧焊的耐腐蚀性要优于手工电弧焊的耐腐蚀性，如果将这两种焊接工艺形成的焊缝和母材来对比，两种工艺的耐腐蚀性均略好于母材，且钨极氩弧焊的耐腐蚀性更好一些。
参考文献：
[1]李吉承. 2205双相不锈钢焊接接头组织与耐蚀性研究[D].辽宁石油化工大学，2010.
[2]李燕. SAF2205双相不锈钢与异种金属的焊接性研究[D].南京航空航天大学，2011.
[3]程东亮. 焊接及热处理对2205双相不锈钢焊接接头腐蚀行为的影响[D].江苏科技大学，2012.
[4]谭华. 双相不锈钢焊缝组织演变与腐蚀行为研究[D].复旦大学，2012.
[5]石巨岩，昌敬源，谢贵生，田晓青，张丙静. 固溶温度对2205双相不锈钢焊缝组织与韧性的影响[J]. 材料热处理学报，2009，04：69-72.
关键词：SMAW；GTAW；2205双相不锈钢；耐蚀性
就双相不锈钢而言，其是由大约相同的铁素体和奥氏体相比例构成，将双相不锈钢运用到实际操作中，此种不锈钢能具有很好的力学性能，且其耐腐性能强[1]。考虑到双相不锈钢结合了上述两种不锈钢的优点，其也被广泛运用到我国各行各业中，比如运输、造纸或石油化工等行业。本文现对2205双相不锈钢的两种焊接方法做出分析，设计了相关实验，来探讨钨极氩弧焊和手工电弧焊对2205双相不锈钢焊缝组织与耐蚀性影响，分析2205双相不锈钢焊缝组织在这两种焊接法中是否能够具有最优的两相比，即α相是否能达到40%～60%，而γ相是否能达到40%～60%，并测试了这两种焊接法的焊缝在不同Cl-离子浓度中的耐蚀行为，以期实现验证2205双相不锈钢的耐蚀性能。
1.相关实验的方法
1.1.所需材料和工艺介绍
对2205双相钢板的焊接，采用钨极氩弧焊和手工电弧焊工艺，运用多层多道焊的方式来进行焊接。钨极氩弧焊选用直径为2.4mm的焊丝，焊丝为22.8.3L，并采用了2%的氮气和98%的氩气为保护气体，在进行焊接时，各层间的温度要控制适宜，不应高出100℃，对于焊速应控制合理，保持在12～13cm/min，焊接时热输入更应控制好，保持在9.9～12.5Kj/cm；运用手工电弧焊时，可应选用直径为3.2㎜的焊条，焊条为22.9.3LR，焊速和热输入同应控制合理，焊速要保持在22～24㎝/min，热输入保持在6.75～8.58kJ/cm。此外，板材和焊材的选用应合理，根据实际情况而决定，坡口和取样位置可以参照图1来执行，保证取样合理。
1.2.测定铁素体的含量
首先配制溶液，需要K3[Fe（CN）6]，NaOH和水，K3[Fe（CN）6]为12g，NaOH为40g，水为100ml，水的温度在90℃左右，按照这样的比例将溶液配制好。然后将取样作为试样来进行试样，将试样放入到配制好的溶液中，试样放置时间为45s，侵蚀之后运用显微镜做观察，选用型号为LeicaQ500MW显微镜，主要对试样的焊缝进行观察，并且按照ASTM/E562标准节点法来测定，主要运用此标准来测定铁素体α相数量。
1.3.腐蚀试验
先将两种不同焊接法的两种试样进行加工，两种试样均加工成长宽都为10㎜、厚度2㎜的薄片，然后再配置氯化铁溶液，配置按照ASTM/G48标准来配置，从而配置出6%浓度的氯化铁溶液，与其同时，按照此标准方法再配制出另外两种不同浓度的氯化铁溶液，浓度分别为10%和17%，将这两种溶液作为腐蚀介质。整个腐蚀试验温度保持在49.5℃左右，腐蚀的时间不低于1d，在计算腐蚀速度时，可以按照式1来计算：
V=（Wa-Wb）/St 式1
在式1中，V表示腐蚀速度，单位mg/（dm2h），Wa为试验前试样的质量，Wb为试验后试样的质量，单位为㎎，S为试样的总面积，单位为dm2，t为试验所需用的时间，单位为h。整个腐蚀试验完成后，对试样上的腐蚀产物做出清除，然后再运用显微镜来做观察。
2.实验结果和分析
2.1.金相组织分析
从相关实验的结果来看，不论是手工电弧焊还是钨极氩弧焊，这两种焊接工艺的组织的相比例都满足单相40%～60%的比例，焊缝冷却后，其铁素体会发生转变，会部分转变成为二次奥氏体，此时铬、镍、钼和氮等合金元素会发生化学反应，因化学反应导致元素重新分配，一旦这些元素重新分配，那么就造成了焊缝金属的化学成分出现了变化，而从影响合金元素分配的因素来看，温度和焊接热循环是关键的影响因素[2]。从熔池金属冷却来看，在其冷却过程中，铁素体作为奥氏体非均质形核的核心，同时又对奥氏体的变大有阻力作用，这种作用可以阻止奥氏体晶粒的长大，这样一来，就会让柱状晶的方向性受到干扰，从而促进双相组织形成，可以让奥氏体相得到均匀分布，同时也能让铁素体相得到均匀分布。
根据实验来看，相比于手工电弧焊的奥氏体相含量，钨极氩弧焊的奥氏体相含量要更高一些，出现这种情况，考虑其因素为：钨极氩弧焊使用了氮气结合氩气的保护气体，这种保护气体可以让焊缝金属表面的氮损失降低，并且可以让奥氏体的生成得到促进[3]；此外，钨极氩弧焊这种焊接工艺，其需用的线能量更大，那么会造成焊缝的冷却时间得到了延长，这样的情况会让奥氏体的生成变多，故钨极氩弧焊的焊缝中奥氏体相含量更高。
2.2.腐蚀试验结果分析
腐蚀试验的结果可以参照图2来看，在图2中我们可以看出，氯化铁的浓度越高那么试样的腐蚀速度越快，在同一个浓度下，无疑可以看出，钨极氩弧焊的耐腐蚀性要优于手工电弧焊的耐腐蚀性，如果将这两种焊接工艺形成的焊缝和母材来对比，且钨极氩弧焊工艺形成的焊缝均略好于母材。
从腐蚀形貌来看，母材的腐蚀形貌更规则一些，其蚀点比较均匀，且蚀点不大；而手工电弧焊的焊缝蚀点则最大，最不均匀，钨极氩弧焊焊缝蚀点的形貌位于居中水平。
从2205双相不锈钢焊缝的耐蚀性来看，其关键取决于铁素体与奥氏体的相比例，而双相不锈钢焊缝表面的钝化膜也起着重要的影响作用。从本文的试验中可以看出，由于氯化铁溶液中存有侵蚀性的Cl-离子，这种离子可以和氧离子发生反应，从而出现置换反应，在试样的氧化层中就具有氧离子，因此Cl-离子会破坏掉试样钝化膜溶解与修复的动态平衡，使得溶解占优势，从而引起接头的腐蚀。
其次，决定相比例的关键因素还有两类，分别为金属元素、线能量，如果合金元素得到了确定，那么有这个确定因素线能量的大小就成了关键因素，其大小会直接影响到相比例。在本文的试验研究中，大的线能量可能让冷却时间得到延长，并且可以让奥氏体的转变得到了加快，而小的线能量则无法让冷却时间延长，相反会让冷却速度变快，冷却速度一旦变快，在焊缝中奥氏体无法充分析出，从而会让焊缝中的铁素体含量变高，可以造成氮化物含量增高，这些物质的含量变高却会让试样的抗腐蚀性性能下降[4]。而从腐蚀试验来看，接触到氯化铁溶液的试样，其奥氏体/铁素体相界会先遭到浸蚀，随着时间推移，首先被腐蚀的会是铁素体，从而造成了局部腐蚀的出现[5]。
3.总结语
综上所述，无论是手工电弧焊还是钨极氩弧焊，其都可以让α相和γ相都达到40%～60%，而运用钨极氩弧焊这种焊接工艺，可以让奥氏体生成更多，且此种焊接工艺可以让奥氏体组织在铁素体基体中的分布比较均匀，在同样的Cl-离子作用下，钨极氩弧焊工艺的耐蚀性更强。Cl-离子浓度越高那么双相不锈钢的腐蚀速度越快，在同一个浓度下，钨极氩弧焊的耐腐蚀性要优于手工电弧焊的耐腐蚀性，如果将这两种焊接工艺形成的焊缝和母材来对比，两种工艺的耐腐蚀性均略好于母材，且钨极氩弧焊的耐腐蚀性更好一些。
参考文献：
[1]李吉承. 2205双相不锈钢焊接接头组织与耐蚀性研究[D].辽宁石油化工大学，2010.
[2]李燕. SAF2205双相不锈钢与异种金属的焊接性研究[D].南京航空航天大学，2011.
[3]程东亮. 焊接及热处理对2205双相不锈钢焊接接头腐蚀行为的影响[D].江苏科技大学，2012.
[4]谭华. 双相不锈钢焊缝组织演变与腐蚀行为研究[D].复旦大学，2012.
[5]石巨岩，昌敬源，谢贵生，田晓青，张丙静. 固溶温度对2205双相不锈钢焊缝组织与韧性的影响[J]. 材料热处理学报，2009，04：69-72.