基于國產核級焊材的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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雙相不銹鋼結合了鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點，是一種強度高、耐蝕性好的材料，被廣泛應用于石油、化工、造紙、海洋、能源、建筑等行業。近年來，隨著我國經濟的飛速發展，核電建設也進入了高速發展階段，雙相不銹鋼由于其優異的性能在核電設備中的應用也越來越多。
由于在核島建設中對焊材的性能、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展，上海大西洋焊接材料有限公司為此研發了國產的核級焊接材料。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，以期國產雙相不銹鋼焊材能夠滿足核島建設要求。
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（質量分數，%）
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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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試驗結果如下：
（1）雙相不銹鋼具有優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量最重要的指標之一。采用國產核級ER2209焊絲進行焊接，得到的焊接接頭的力學性能優異。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，接頭中未發現M23C6，σ和χ等有害相的析出，焊縫組織符合要求。