1. 母材與焊接材料的選用
雙相不銹鋼由于其有良好的抗點蝕、應力腐蝕性能,和較好的力學性能、焊接性能,在鐵路運鹽敞車的設計制造中,為防止氯化物對車體的腐蝕,車體與鹽接觸部分采用了雙相不銹鋼2205熱軋鋼板。其化學成分及力學性能見表4-39,母材組織為奧氏體+鐵素體,鐵素體含量為45%(體積分數)。
選用ER2209焊絲,焊絲直徑為1.2mm。其化學成分和熔敷金屬的力學性能見表4-40。表中Ni和N偏高,有利于焊后金屬達到最佳的鐵素體和奧氏體含量比例。
2. 焊接工藝評定
a. 考慮到機車車輛制造的特點,采用熔化極氣體保護焊,選用ER2209焊絲,其化學成分及其熔敷金屬的力學性能見表4-40,保護氣體為Ar+2%O2(體積分數),保護氣體流量為18L/min。
b. 焊接參數的選用對雙相不銹鋼的焊接尤為重要,它直接影響到焊縫金屬中鐵素體的比例。如果焊接熱輸入過小,可能生成過量的鐵素體組織;若熱輸入過大,盡管可以獲得足夠的奧氏體,但同時也會造成熱影響區的鐵素體晶粒長大,使焊接接頭力學性能下降。經過多次試驗,選用了表4-41所列焊接參數為焊接工藝評定的參數,一共焊接了八道。
焊接坡口形式和焊接順序如圖4-17和圖4-18所示。
c. 為了考查其焊接性,采用剛性對接裂紋試驗。事先用角焊將厚為18mm對接焊接試板固定在厚大的底板,使試驗焊縫完全處于剛性拘束狀態。焊后經過48h,沿焊縫橫斷面方向截取試樣進行磨片檢查,未發現裂紋。
3. 焊接工藝評定的試板檢測
將焊接試板切制成各種檢測標準時所需的試樣,進行下列檢測:
a. 焊接接頭拉伸檢測
共進行4組拉伸試樣,拉伸試驗時未出現明顯屈服現象,斷裂位置均在母材,說明焊接接抗拉強度優于母材,具體數據見表4-42。
b. 硬度檢測
對全焊縫截面試樣上、中、下層進行了維氏硬度測試。各層硬度較為均勻,上、中、下層的硬度平均值在256~276HV之間,其中上部焊道硬度偏低。
c. 沖擊檢測
在試件的焊縫和熱影響區開缺口,試驗溫度為室溫,測試結果見表4-43。從表中可知,沖擊吸收能量較高,完全達到設計圖樣的要求。
4. 焊接接頭雙相比例測量
對焊接接頭的鐵素體和奧氏體含量進行了分析,結果見表4-44,基本符合設計圖樣的要求。
浙江至德鋼業有限公司通過焊接工藝評定和對焊接接頭的檢測,完全滿足產品設計圖樣的要求,根據鐵路貨車的結構特點及制造要求,選用熔化極氣體保護焊工藝進行2205雙相不銹鋼的焊接,是行之有效的。