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2205双相不锈钢埋弧焊焊接接头组织及性能研究

摘要

2205双相不锈钢具有较高的屈服强度和良好的耐腐蚀性能，在船舶及海洋领域有

着极为广泛的应用。焊接作为一种传统工艺，是2205双相不锈钢加工中的重要环节。

研究表明，当奥氏体相含量在30vol%-70vol%时，焊缝性能优异。所以，焊接2205双

相不锈钢的关键是对热影响区奥氏体相与铁素体相两相含量的调控。焊接热循环影响

焊缝组织，而焊接线能量直接决定焊接热循环的大小。因此，本文采用三种不同焊接

线能量的焊接工艺对20mm厚的2205双相不锈钢进行了焊接试验，研究了焊接线能量

对焊接接头各区域奥氏体相含量与性能的影响，并对焊接接头进行焊后热处理，获得

了焊后热处理对焊接接头组织及性能的影响规律。

采用金相观察分析、EDS能谱分析及扫描电镜观察等实验方法对焊接接头显微组

织进行了分析。发现埋弧焊试样焊缝及热影响区的奥氏体含量均处于30%-70%区间内，

达到船级社规范标准。在焊接速度减小且焊接线能量增大的情况下，奥氏体含量提高。

而当焊接单道线能量升高至约1350J/mm时，随着焊接线能量持续增大，奥氏体含量开

始降低。在试验涉及的焊接线能量和焊接速度区间内，焊缝中的奥氏体元素镍含量未

随着焊接线能量的增加而减少。

采用显微硬度、拉伸、弯曲及冲击试验等实验方法对焊接接头力学性能进行测试。

发现20mm厚的双相不锈钢埋弧焊焊接接头性能满足规范要求的焊接速度和焊接线能

12.1-14.6mm/s1345-1547J/mm

量区间为、。在优化的焊接工艺区间内，焊接接头的横

向拉伸强度约为886MPa，弯曲试验中仅存在两条分别长2mm和1.5mm的裂纹，冲击

功约为35J，硬度值约为292HV，其力学性能指标满足船级社规范要求。随着奥氏体

0.2

含量的提高，焊接接头的冲击韧性增加，因此在焊接线能量升高的情况下，焊接接头

的冲击韧性先提高后降低。对有无焊后热处理的两种焊接接头进行对比，发现经焊后

热处理焊接接头的冲击断口中夹杂显著减少，且冲击韧性得到提高。

采用点腐蚀试验与极化曲线测试等实验方法对焊接接头耐腐蚀性能进行研究。发

现焊后热处理试样中的铬含量有所提升，影响耐点腐蚀当量值（PREN）的铬元素与钼

元素含量差异减小，贫铬夹杂物的含量也有所降低，焊后热处理焊接接头的耐腐蚀性

能提高是因为电位电势差及贫铬夹杂物的降低和减少。

关键词：双相不锈钢；焊接线能量；热处理；微观组织；力学性能

2205双相不锈钢埋弧焊焊接接头组织及性能研究

Abstract

Duplexstainlesssteel2205hashighyieldstrengthandgoodcorrosionresistance,which

iswidelyusedinthefieldofshipandocean.Asatraditionalprocess,weldingisanimportant

partof2205duplexstainlesssteelprocessing.Studieshaveshownthatwhentheaustenite

phasecontentis30vol%-70vol%,theweldperformanceisexcellent.Therefore,thekeyto

welding2205duplexstainlesssteelistocontrolthecontentofaustenitephaseandferrite

phaseintheheataffectedzone.Theweldingthermalcycleaffectstheweldstructure,andthe

weldinglineenergydirectlydeterminesthesizeoftheweldingthermalcycle.Therefore,in

thispaper,threekindsofweld