S32205雙相不銹鋼焊接工藝研究

陸鵬杰 陳寧 馬志財

南京雷爾偉新技術股份有限公司 江蘇 南京 210000

1 材料特性

S32205雙相不銹鋼是一種典型的超低碳（w（C）≤0.03%）的不銹鋼，其鐵素體和奧氏體兩種組織各占50%。該鋼種具備超低碳、室溫鐵素體和奧氏體雙相組織的優點，高的Cr含量以及Mo、N的添加使得其具有更好的耐氯離子點蝕、耐應力腐蝕、耐縫隙腐蝕、耐晶界腐蝕以及高強度、耐高速泥沙沖刷等優點，是典型的應用廣泛的含N、超低碳、鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼。因其具備上述優點，所以近幾年S32205雙相不銹鋼在軌道交通行業獲得了廣泛的應用[1]。

S32205鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼板，化學成分見表1，是軌道交通行業常用的材料，被廣泛用于車體防撞欄等部件的設計、制造。

表1 化學成分（%）

2 試驗方法

2.1 焊接性的分析

對于S32205雙相不銹鋼來說，理論上具有良好的焊接性，如果采用合理的焊接工藝，幾乎所有的焊接都可以用，與奧氏體不銹鋼的焊接相比，S32205雙相不銹鋼對污染更敏感，特別是使其、水分。任何類型的油污、濕氣、水分等污染都會影響焊接接頭的腐蝕性能和力學性能，因此焊接前要對母材進行嚴格的清理，雙相不銹鋼焊接坡口應采用機械加工，保證坡口角度、間隙的精確性，S32205雙相不銹鋼因受到自身冶金特性的制約，還應遵循以下原則：

1）適宜使用多層焊，采用多層多道焊，合理控制線能量或層間溫度，這樣后一道對前一道起一個固溶處理作用，可以使更多奧氏體析出，保證焊縫熱影響區的性能；

2）S32205雙相不銹鋼的焊接性良好，熱裂紋傾向小，一般焊前不需預熱，焊后不需熱處理，可與304不銹鋼或碳鋼等異種鋼焊接。

2.2 焊接工藝的選擇

圖1 坡口組對要求

采用厚度為12mm的S32205板材進行焊接試驗，板材尺寸為150×350，數量為2塊，坡口采用機械的方式進行加工。組對要求如圖1所示。

焊道順序見圖2，采用三層三道的焊接順序，每道焊接完成后，都必須對層間進行清理，確認合格后，方可進行下道的焊接，層間溫度控制在150℃以下。

圖2 焊道順序圖

焊接方法選用的是MAG焊，焊絲選用的是G2293NL焊絲，直徑φ1.0mm，保護氣體選用98%Ar+2%CO2混合氣，焊接位置采用PA（平焊）位置，焊接電極采用直流反接的方式，焊絲干伸長量控制在10～12mm。具體焊接參數見表2。

表2 焊接參數

3 試驗結果與分析

3.1 焊縫外觀

檢查焊縫外觀，未發現咬邊、裂紋、氣孔、根部未焊透等缺陷，焊縫外觀滿足ISO5817標準B級焊縫要求。焊縫經100%射線探傷，滿足ISO5817標準B級焊縫要求。

3.2 抗拉強度

取兩個試樣對焊縫按照ISO4136進行焊縫的橫向拉伸試驗，力學性能試驗結果見表3。

表3 力學性能

3.3 彎曲性能

取四個彎曲試樣，兩個面彎、兩個背彎，試驗按照ISO5173進行，彎曲180°，結果均合格，未出現裂紋。

3.4 沖擊性能

在焊縫和熱影響區各取3個沖擊試樣，按照ISO9016進行沖擊試驗，試驗溫度為+20℃，V型缺口，試驗結果見表4。

表4 沖擊

3.5 硬度

硬度試驗（HV10）按照ISO9015進行，硬度值要求小于380。硬度測試值見表5。

表5 硬度值

硬度打點部位見圖3。

圖3 打點部位

3.6 宏觀金相

焊縫接頭宏觀金相見圖4，無未焊透、未熔合、裂紋、氣孔、咬邊等缺陷，符合標準ISO5817的B級焊縫要求

圖4 宏觀金相

4 結束語

此焊接工藝適用于S32205雙相不銹鋼的焊接。

控制好線能量，采用多層多道焊，能獲得具有優良力學性能和理化性能的焊縫接頭。

此種混合比保護氣體適用于S32205雙相不銹鋼的焊接。