焊接材料的合理選擇是保證雙相不銹鋼與異種金屬焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵之一，選擇焊接材料首先決定于試驗?zāi)覆募斑x用的焊接方法，其次在選擇焊接材料時還應(yīng)注意適用性原則。也就是說應(yīng)根據(jù)具體的用途和結(jié)構(gòu)服役條件，以及對接頭焊縫的技術(shù)要求來選用焊接材料。

一、焊接材料選擇

     在浙江至德鋼業(yè)有限公司試驗研究中，焊接目標(biāo)是使獲得接頭焊縫和熱影響區(qū)的韌性、塑性及耐腐蝕性能與2205雙相不銹鋼母材本身相當(dāng)。在焊接過程中，如果選用填充金屬的化學(xué)成分與母材相同，由于熱循環(huán)的作用，焊縫中的鐵素體相含量會急劇增加，導(dǎo)致氮化物和二次奧氏體析出，從而使焊縫的韌性和耐腐蝕性降低。所以對于2205雙相不銹鋼與異種金屬焊接，選用焊接材料的化學(xué)成分與2205雙相不銹鋼母材的化學(xué)成分不能完全相同。根據(jù)有關(guān)雙相不銹鋼焊接的實踐，采用奧氏體占較大比例的焊接材料，可以抑制焊縫中鐵素體相的過量增加，避免成為擇優(yōu)腐蝕的區(qū)域。鎳是強烈形成奧氏體的元素，因而在焊接材料的選擇上應(yīng)選擇含鎳量比母材高3%~4%的焊接材料。但是還應(yīng)注意到，鎳的含量不宜過高，以免在單一的鐵素體凝固模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p相凝固時發(fā)生元素偏析，降低焊縫的耐點蝕性能。另外，根據(jù)組織圖來確定焊條（焊絲）的成分，保證焊縫金屬中含有5%~20%的鐵素體+奧氏體組織，以滿足對接頭焊縫組織的需要。本課題中選用不同直徑的焊接填充材料，分別為ER2209焊絲（Φ2mm）、ER309焊絲（Φ2mm）和E2209焊條（Φ3.2mm）進行雙相不銹鋼與異種金屬的焊接，其化學(xué)成分見表。

 二、焊接工藝參數(shù)的確定

      焊接工藝試驗所用的焊接設(shè)備為ZX7-400STG型逆變式手弧/氬弧焊機，由山大奧太有限公司生產(chǎn)，焊機外形如圖所示。將雙相不銹鋼母材試樣加工成尺寸200mm×100mm×8mm，因為在焊接過程中要求全熔透，考慮到加工便利的因素，實驗中采用V型坡口。為優(yōu)化控制焊縫金屬中的α/γ比值，應(yīng)保證焊縫金屬中的填充材料比例盡可能高，減少焊縫熔合比，因此，采用坡口和間隙相對較大的對接接頭形式，坡口角度α=65°，鈍邊b=2mm，間隙c=2mm，接頭坡口形式如圖所示。

    焊接前先用丙酮、酒精對焊接區(qū)進行嚴格清洗。焊接時，不預(yù)熱、不擺動焊條、快速焊接，為保證獲得高質(zhì)量的焊接接頭，充分考慮到二次熱循環(huán)的影響，焊接過程中采用多層多道焊。當(dāng)采用多層多道焊時，后續(xù)焊道對前層焊道有熱處理的作用，焊縫金屬中的鐵素體進一步轉(zhuǎn)變成奧氏體，形成以奧氏體占優(yōu)勢的兩相組織，毗鄰焊縫的焊接熱影響區(qū)組織中的奧氏體相增多，從而使整個接頭的組織和性能得到顯著改善。每焊完一層焊縫都應(yīng)徹底清理打磨干凈，再焊接下一層焊縫，具體焊接次序如圖所示。由于過高的層間溫度會導(dǎo)致焊縫組織和性能惡化，如在550~650℃區(qū)間保溫時出現(xiàn)片狀金屬相的沿晶間脆性斷裂；在800~900℃區(qū)間保溫時會在奧氏體與鐵素體相界和鐵素體內(nèi)出現(xiàn)σ相造成的脆化。與此同時，鐵素體相在一定溫度范圍內(nèi)是不穩(wěn)定的，會析出對接頭韌性和抗腐蝕性有害的高鉻碳化物、氮化物、金屬間化合物以及σ相等。為了避免焊縫中產(chǎn)生σ相等有害相的析出，層間溫度應(yīng)盡可能低，一般控制在不高于150℃。 

    浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員對SAF2205雙相不銹鋼與304奧氏體不銹鋼、SAF2205雙相不銹鋼與Q235A碳鋼異種金屬焊接進行焊接工藝方案設(shè)計，以使獲得接頭具有最佳雙相比例(鐵素體相的含量約50%)和減少碳元素遷移為指導(dǎo)原則，從大量的焊接工藝參數(shù)試驗結(jié)果中篩選出最佳焊接工藝參數(shù)，最終確定了滿足接頭焊縫雙相比要求的焊接工藝。具體焊接工藝參數(shù)分別見表。