基于国产核级焊材的2205双相不锈钢焊接接头性能分析
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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双相不锈钢结合了铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，是一种强度高、耐蚀性好的材料，被广泛应用于石油、化工、造纸、海洋、能源、建筑等行业。近年来，随着我国经济的飞速发展，核电建设也进入了高速发展阶段，双相不锈钢由于其优异的性能在核电设备中的应用也越来越多。
由于在核岛建设中对焊材的性能、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。为了提高组织的耐辐射性能，需要降低C含量，限制Cu、P、S等的含量。目前核岛安装所用的焊材基本都是依赖进口，这严重制约了我国核电的发展，上海大西洋焊接材料有限公司为此研发了国产的核级焊接材料。研究者们针对SAF2205双相不锈钢，利用新研制的核级ER2209焊丝进行焊接，对焊后接头性能进行分析，以期国产双相不锈钢焊材能够满足核岛建设要求。
试验母材采用SAF2205双相不锈钢板材，焊材为上海大西洋焊接材料公司研制的核级ER2209焊丝，试验母材及焊丝的化学成分见表1。
表1 试验母材及焊丝化学成分（质量分数，%）
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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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焊丝
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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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试验结果如下：
（1）双相不锈钢具有优异的力学性能和耐腐蚀性能的最主要原因是其具有合理的双相比例，焊接接头的两相之比也是衡量双相不锈钢焊接质量最重要的指标之一。采用国产核级ER2209焊丝进行焊接，得到的焊接接头的力学性能优异。当热输入为1.15Kj/mm时，铁素体含量为45.3FN，且铁素体含量随着热输入的增加而减少。
（2）焊接接头成分及金相分析表明，焊缝中Co、B等元素含量较低，满足核级焊材要求，焊缝中较高的Ni含量，有助于奥氏体的形成；焊缝组织为铁素体和奥氏体的双相组织，且奥氏体主要以孤岛状和条块状分布在铁素体基体上，能与母材实现较好的组织匹配。
（3）接头XRD物相分析表明，焊缝主要物相为α与γ，接头中未发现M23C6，σ和χ等有害相的析出，焊缝组织符合要求。