双相钢2205氩弧焊纯氩与氩+氮焊接对比试验
本文摘要：（由ai生成）
本研究对比了双相钢2205钨极氩弧焊中纯氩与氩+氮混合气的焊接性能。试验采用相同规格的试板和参数，对焊接后的铁素体含量、力学性能和腐蚀性能进行了评估。结果显示，两种气体焊接的铁素体含量均达标，但氩+氮混合气焊接的铁素体含量略低。在力学性能方面，氩+氮焊接的冲击功平均值优于纯氩焊接。腐蚀试验表明，氩+氮焊接的试样在GB/T4334 E-2020试验中表现更佳，腐蚀率更低。因此，氩+氮混合气焊接更适合用于获得高质量的双相钢焊缝。
试验过程：
①准备两副试板，相同材料，相同厂家，相同炉批号，相同规格。经过比较选择了山西太钢的ASME SA240M S32205 试板尺寸为400×125×10mm，4件。
②试板坡口形式为X形坡口，坡口角度为60°，没有钝边，组对间隙为3mm。
③第一副试板采用纯氩焊接，焊枪保护气及试板背面保护气都为99.99%Ar。第二副试板采用氩+氮的混合气进行焊接，焊枪保护气为98%Ar+2%N2，试板背面保护气还是99.99%Ar。
④为了减少其他因素的影响，这两块试板都由同一个焊工用相同的参数进行焊接。焊接材料选择了昆山京雷的GTS-2209(ASME牌号ER2209)，焊丝直径2.4mm。焊接参数如下：
焊道布置图如下：
⑤两副试板焊接完毕后按NB/T47013.2-2015 进行了拍片，都是Ⅰ级片。
⑥对两副试板焊缝分别用手持式铁素体仪（德国Fischer FMP30）进行了铁素体的测量，数据如下：
这两种情况的铁素体含量都满足一般的双相钢焊接对铁素体的要求，混合气的铁素体含量整体上比用纯氩的低10左右。
⑦两副试板进行了理化试验，拉伸数据如下：
由下图可以看出两副试板的抗拉强度区别不大，说明焊接接头的抗拉强度都大于母材，都断在了母材上，这个抗拉强度代表的是母材的抗拉强度，而两副试板都是使用的相同的母材，所以出现了这种情况。
弯曲试验是进行的侧弯，每块试板都取了4个试件，弯芯直径为40mm，弯曲角度为180°，两副试板都合格，未出现任何裂纹。说明这两种情况焊接接头的塑性都没有问题。
按照ASTM A923B法的要求进行了-40℃的冲击，数据如下：
第一副试板焊缝区的冲击功平均值为：166J，热影响区冲击功平均值为：148J。
第二副试板焊缝区的冲击功平均值为：197J，热影响区冲击功平均值为：135J。
这两块试板都满足ASTM A923B法中2205的冲击功要求,母材及热影响区（冲击标准试件）≥54J，焊缝（冲击标准试件）≥34J。第二副试板（氩+氮焊接）的焊缝冲击功平均值要比第一副试板（纯氩焊接）的要大31J，与铁素体含量检测一致。
力学性能试验之后进行了腐蚀试验，分别进行了GB/T4334 E-2020和ASTM A923C-2014试样，第一块试板（纯氩焊接）腐蚀数据如下：
从上图可以看出按照GB/T4334 E-2020试验的两个试件中有一个出现了裂纹，被判了不合格。
按照ASTM A923C-2014两个试件的腐蚀率为4.50mdd和1.25mdd，平均值为2.875mdd，数据符合标准要求。
第二块试板（氩+氮焊接）腐蚀数据如下：
从上图可以看出按照GB/T4334 E-2020试验的两个试件均无裂纹，合格。
按照ASTM A923C-2014两个试件的腐蚀率分别为0.25mdd和1.00mdd，平均值为0.625mdd。数据符合标准要求。
将两块试板腐蚀数据进行对比发现，用混合气焊接的试样
GB/T4334E试验结果要优于纯氩焊接，纯氩焊接的没有通过这个试验。而按照ASTM A923C法，两种情况的数据都通过了标准要求，但通过数据对比后发现，混合气的腐蚀率平均值为0.625mdd，而纯氩焊接的的腐蚀率为2.875mdd，混合气的腐蚀率明显要优于纯氩焊接的情况。
⑧结论：
1.双相钢2205的钨极氩弧焊，采用纯氩和氩+氮焊接力学性能都能满足标准要求。氩+氮的力学性能更优异，在抗拉强度相差不大的情况下，冲击功更高。
2.腐蚀试验，明显氩+氮焊接的情况更好，纯氩焊接GB/T4334E没有合格，虽然二者都能通过ASTM A923C，但氩+氮混合气焊接的试样腐蚀率更低。
3.要想获得更高质量的双相钢焊缝，氩+氮混合气是一个更好的选择。
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