双相不锈钢焊接与接头腐蚀性能研究

发布时间：2017-05-18 13:10

  本文关键词：双相不锈钢焊接与接头腐蚀性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铁素体-奥氏体不锈钢亦称双相不锈钢(Duplex Stainless Steel,简称DSS),其固溶组织中含有相同比例的铁素体和奥氏体两相组织,而且两相比例中最少相所占体积分数不得低于30%。铁素体-奥氏体双相不锈钢作为新兴材料的一种典型代表,在航空航天、海洋船舶、核能冶金以及临海基建等应用环境比较严苛的工程领域得到广泛应用。原因在于,双相不锈钢不仅兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的性能优点,而且也进一步克服了奥氏体不锈钢所固有的焊接热裂倾向大、抗晶间腐蚀性能差、氯离子(Cl-)环境下的应力腐蚀抗力明显不足以及铁素体不锈钢焊接性能差、耐点腐蚀性能较低等常见问题。本文分别采用十种不同的焊接工艺参数对2205双相不锈钢进行焊接,研究了不同的焊接工艺参数对2205双相不锈钢焊接接头显微组织、合金元素在铁素体相和奥氏体相的两相分布、焊接接头的力学性能以及接头样品耐点腐蚀和耐晶间腐蚀性能的影响。采用扫描电镜和能谱分析,研究了2205双相不锈钢焊接接头的组织特征和成分变化。结果表明,双相不锈钢焊接接头显微组织由铁素体和奥氏体两相组成,在焊接热循环作用下,焊缝区域和接头热影响区域奥氏体晶粒尺寸出现明显的长大变粗。除采用埋弧自动焊接工艺的接头样品的两相比例与母材接近在50%左右外,其他工艺接头样品两相比例严重失衡,出现明显的奥氏体化倾向,且HAZ奥氏体比例普遍低于焊缝区域。合金元素出现不同程度的扩散偏析,焊接热输入越大焊缝熔敷金属的冷却速率越低,元素偏析亦越剧烈且出现有害二次析出相。2205双相不锈钢焊接接头拉伸和弯曲试验结果发现,接头抗拉强度与母材相当且均断于母材部位,侧弯也未出现明显裂纹,由此说明焊接样品拉伸和弯曲均符合对焊缝的性能要求。相比母材焊接接头样品冲击吸收功数值总体偏低,即焊接过程导致接头的冲击韧性恶化。采用X型坡口的SAW和V型坡口SAW+FCAW组合焊接工艺接头样品在-20℃下的冲击吸收功分别为180J/cm2和102.3J/cm2,明显高于别组样品。通过循环极化曲线法、临界点蚀温度法和双环电化学动电位再活化法,分别研究了接头样品耐点蚀和耐晶间腐蚀的性能。结果表明,相比母材,接头样品耐局部腐蚀的能力明显降低,其中采用X型坡口SAW工艺的798-2号接头样品耐蚀性能最好。
【关键词】：双相不锈钢 焊接 显微组织 合金偏析 力学性能 腐蚀
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 课题研究背景与发展12-15
• 1.1.1 双相不锈钢概述12
• 1.1.2 双相不锈钢研究背景及发展12-14
• 1.1.3 双相不锈钢焊接研究背景及发展14-15
• 1.2 双相不锈钢焊接性能特点与技术难点分析15-19
• 1.2.1 2205双相不锈钢性能特点15-16
• 1.2.2 2205双相不锈钢焊接工艺性能16-17
• 1.2.3 2205双相不锈钢焊接冶金性能17-18
• 1.2.4 2205双相不锈钢焊接技术难点18-19
• 1.3 课题的选题意义、目的及主要研究内容19-21
• 1.3.1 选题意义及目的19
• 1.3.2 主要研究内容19-21
• 第2章 试验材料、设备及方法21-28
• 2.1 试验材料21
• 2.2 试验方法与设备21-28
• 2.2.1 焊接工艺选取与制定21-23
• 2.2.2 焊接接头宏观及微观分析试验23-24
• 2.2.3 焊接接头力学性能测试方法24-25
• 2.2.4 焊接接头耐腐蚀性测试方法25-28
• 第3章 焊接样品制备与接头形貌分析28-45
• 3.1 前言28
• 3.2 焊接接头样品制备28-31
• 3.3 焊接接头宏观形貌分析31-32
• 3.4 焊接接头微观组织分析32-44
• 3.4.1 焊接接头微观组织形貌和两相比例33-36
• 3.4.2 焊接接头有害二次析出相分析36-42
• 3.4.3 焊接接头合金元素的两相分布42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 焊接接头力学性能结果与分析45-57
• 4.1 拉伸弯曲试验结果45-46
• 4.2 冲击试验结果46-53
• 4.2.1 冲击试验数据分析46-48
• 4.2.2 冲击断.宏观形貌分析48-51
• 4.2.3 冲击断.微观形貌分析51-53
• 4.3 焊接接头显微硬度分析53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 焊接接头耐腐蚀性评价与分析57-73
• 5.1 耐点蚀性评价57-63
• 5.1.1 循环极化曲线电化学实验57-61
• 5.1.2 三氯化铁化学侵泡实验61-63
• 5.2 耐晶间蚀性评价63-68
• 5.2.1 双环电化学动电位再活化法实验数据分析64-65
• 5.2.2 晶间腐蚀试样微观形貌观察65-67
• 5.2.3 晶间腐蚀实验结果与分析67-68
• 5.3 各类焊接方法的技术性分析与工艺改进68-71
• 5.3.1 焊接方法对工作环境的适应性分析68-69
• 5.3.2 焊接位置对焊接方法的适应性分析69
• 5.3.3 焊接工艺改进措施69-71
• 5.4 本章小结71-73
• 结论73-75
• 参考文献75-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 韩志诚;王少刚;徐凤林;季小辉;董贵萍;;双相不锈钢的焊接研究进展[J];焊管;2008年03期

2 龚利华;张波;王赛虎;;超级双相不锈钢焊接接头的耐蚀性能[J];焊接学报;2010年07期

3 陈嘉砚;杨卓越;杨武;苏杰;罗丰华;;双相不锈钢中σ相的形成特点及其对性能的影响[J];钢铁研究学报;2006年08期

4 朱金胜;廖素萍;;ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢SMAW焊接工艺研究[J];焊管;2013年02期

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本文编号：376143