1. 母材与焊接材料的选用
双相不锈钢由于其有良好的抗点蚀、应力腐蚀性能,和较好的力学性能、焊接性能,在铁路运盐敞车的设计制造中,为防止氯化物对车体的腐蚀,车体与盐接触部分采用了双相不锈钢2205热轧钢板。其化学成分及力学性能见表4-39,母材组织为奥氏体+铁素体,铁素体含量为45%(体积分数)。
选用ER2209焊丝,焊丝直径为1.2mm。其化学成分和熔敷金属的力学性能见表4-40。表中Ni和N偏高,有利于焊后金属达到最佳的铁素体和奥氏体含量比例。
2. 焊接工艺评定
a. 考虑到机车车辆制造的特点,采用熔化极气体保护焊,选用ER2209焊丝,其化学成分及其熔敷金属的力学性能见表4-40,保护气体为Ar+2%O2(体积分数),保护气体流量为18L/min。
b. 焊接参数的选用对双相不锈钢的焊接尤为重要,它直接影响到焊缝金属中铁素体的比例。如果焊接热输入过小,可能生成过量的铁素体组织;若热输入过大,尽管可以获得足够的奥氏体,但同时也会造成热影响区的铁素体晶粒长大,使焊接接头力学性能下降。经过多次试验,选用了表4-41所列焊接参数为焊接工艺评定的参数,一共焊接了八道。
焊接坡口形式和焊接顺序如图4-17和图4-18所示。
c. 为了考查其焊接性,采用刚性对接裂纹试验。事先用角焊将厚为18mm对接焊接试板固定在厚大的底板,使试验焊缝完全处于刚性拘束状态。焊后经过48h,沿焊缝横断面方向截取试样进行磨片检查,未发现裂纹。
3. 焊接工艺评定的试板检测
将焊接试板切制成各种检测标准时所需的试样,进行下列检测:
a. 焊接接头拉伸检测
共进行4组拉伸试样,拉伸试验时未出现明显屈服现象,断裂位置均在母材,说明焊接接抗拉强度优于母材,具体数据见表4-42。
b. 硬度检测
对全焊缝截面试样上、中、下层进行了维氏硬度测试。各层硬度较为均匀,上、中、下层的硬度平均值在256~276HV之间,其中上部焊道硬度偏低。
c. 冲击检测
在试件的焊缝和热影响区开缺口,试验温度为室温,测试结果见表4-43。从表中可知,冲击吸收能量较高,完全达到设计图样的要求。
4. 焊接接头双相比例测量
对焊接接头的铁素体和奥氏体含量进行了分析,结果见表4-44,基本符合设计图样的要求。
浙江至德钢业有限公司通过焊接工艺评定和对焊接接头的检测,完全满足产品设计图样的要求,根据铁路货车的结构特点及制造要求,选用熔化极气体保护焊工艺进行2205双相不锈钢的焊接,是行之有效的。