基于國產(chǎn)核級焊材的2205雙相不銹鋼焊接接頭性能分析
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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雙相不銹鋼結(jié)合了鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點，是一種強度高、耐蝕性好的材料，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、造紙、海洋、能源、建筑等行業(yè)。近年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，核電建設(shè)也進入了高速發(fā)展階段，雙相不銹鋼由于其優(yōu)異的性能在核電設(shè)備中的應(yīng)用也越來越多。
由于在核島建設(shè)中對焊材的性能、成分要求很高，如ω（B）一般要低于0.0018%，ω（Co）需控制在0.05%以下。為了提高組織的耐輻射性能，需要降低C含量，限制Cu、P、S等的含量。目前核島安裝所用的焊材基本都是依賴進口，這嚴重制約了我國核電的發(fā)展，上海大西洋焊接材料有限公司為此研發(fā)了國產(chǎn)的核級焊接材料。研究者們針對SAF2205雙相不銹鋼，利用新研制的核級ER2209焊絲進行焊接，對焊后接頭性能進行分析，以期國產(chǎn)雙相不銹鋼焊材能夠滿足核島建設(shè)要求。
試驗母材采用SAF2205雙相不銹鋼板材，焊材為上海大西洋焊接材料公司研制的核級ER2209焊絲，試驗母材及焊絲的化學成分見表1。
表1 試驗母材及焊絲化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
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C
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Cr
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Ni
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Mo
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Mn
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N
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Si
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S
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P
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母材
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0.026
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22.42
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5.1
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2.8
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1.4
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0.129
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0.398
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0.005
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0.023
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焊絲
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0.013
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22.16
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8.90
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2.58
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1.91
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0.11
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0.67
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0.004
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0.007
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試驗結(jié)果如下：
（1）雙相不銹鋼具有優(yōu)異的力學性能和耐腐蝕性能的最主要原因是其具有合理的雙相比例，焊接接頭的兩相之比也是衡量雙相不銹鋼焊接質(zhì)量最重要的指標之一。采用國產(chǎn)核級ER2209焊絲進行焊接，得到的焊接接頭的力學性能優(yōu)異。當熱輸入為1.15Kj/mm時，鐵素體含量為45.3FN，且鐵素體含量隨著熱輸入的增加而減少。
（2）焊接接頭成分及金相分析表明，焊縫中Co、B等元素含量較低，滿足核級焊材要求，焊縫中較高的Ni含量，有助于奧氏體的形成；焊縫組織為鐵素體和奧氏體的雙相組織，且奧氏體主要以孤島狀和條塊狀分布在鐵素體基體上，能與母材實現(xiàn)較好的組織匹配。
（3）接頭XRD物相分析表明，焊縫主要物相為α與γ，接頭中未發(fā)現(xiàn)M23C6，σ和χ等有害相的析出，焊縫組織符合要求。