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双相不锈钢具有良好的耐局部腐蚀和综合力学性能,使其广泛应用于石油化工、海洋平台等许多国民经济重要领域。在这些工程结构中将不可避免地存在双相不锈钢与碳钢、奥氏体不锈钢等异种金属的焊接问题。然而,由于异种金属的化学成分和物理、化学性能等存在较大差异,在焊接时不同程度地存在接头残余应力和碳元素迁移等问题,使得异种材料的焊接比同种材料的焊接要困难得多。如果工艺控制不当,在焊接过程中存在焊缝稀释率大,且易在接头焊缝中产生裂纹等焊接缺陷,严重降低接头的使用性能。基于此,本文对SAF2205双相不锈钢分别与304奥氏体不锈钢、Q235A碳钢异种金属的焊接工艺及焊接性进行研究。针对SAF2205双相不锈钢与异种金属的焊接性特点,文中分别采用钨极氩弧焊(GTAW)和焊条电弧焊(SMAW)方法,选用含高Cr、Ni量的ER2209焊丝、ER309焊丝及E2209焊条作为填充材料进行异种金属的焊接,以使获得接头焊缝具有最佳双相比例(铁素体的含量约50%)为原则,并结合对获得接头的性能测试,从大量的工艺试验结果中,确定接头组织与性能满足要求的最佳焊接工艺及参数。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对异种焊接接头的不同区域进行组织观察、成分分析及相结构分析。结果表明,在304-WM界面处存在一个过渡层,细小、针状的铁素体组织不连续地分布在奥氏体基体上。对该界面进行分析,并未发现元素偏聚和有害组织的存在。而在Q235A-WM界面处,由于碳原子的扩散,在熔合线附近的Q235A母材一侧存在一层“脱碳层”,Cr、Ni等合金元素在该区域呈一定浓度梯度分布,不过并未发现有Cr的碳化物或者马氏体等有害组织析出。采用网格法对焊缝和热影响区的双相比进行测定,其比例均在所要求的范围内,能够满足接头对其显微组织的要求。异种金属焊接接头的力学性能测试结果表明,焊接接头均属于高强匹配,完全能够满足实际工程结构对其强度要求。进一步采用化学浸泡法和电化学腐蚀方法对2205双相不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头进行耐点蚀性能测试,结果表明,采用ER2209焊丝进行钨极氩弧焊所获得接头具有最佳的耐点蚀性能。总之,在本文中试验条件下,采用所选择的焊接工艺均可在一定程度上实现2205双相不锈钢与304奥氏体不锈钢、Q235A碳钢异种金属的可靠连接。