焊條電弧焊雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性研究

摘 要：由于腐蝕而導致材料失效是當前工業(yè)材料研究的重要領域，焊條電弧焊工藝應用下的雙相不銹鋼焊接接頭無論是從力學性能、顯微組織還是耐蝕性能方面都表現(xiàn)出一定的焊接優(yōu)勢，是當前關于工業(yè)材料耐蝕性能研究的重要突破口。從實驗結果不難分析，焊接工藝在實施過程中若是通過合理的焊接熱輸入調整以及層間溫度的控制都能夠實現(xiàn)對焊接接頭力學性能的優(yōu)化配比，在焊接過程中表現(xiàn)出最佳的耐蝕性。文章針對焊條電弧焊雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性能進行了實驗研究。

關鍵詞：焊條電弧焊；雙相不銹鋼；焊接接頭；耐蝕性

作為當前工業(yè)發(fā)展背景下材料研究領域存在的三大問題之一，關于工業(yè)材料的耐蝕性研究顯得尤為迫切。據(jù)相關資料統(tǒng)計，全球每年由于材料腐蝕而導致報廢的鋼材量占到了全部鋼材產(chǎn)量的四分之一，耐蝕性研究對于提升鋼材的使用效率意義重大。雙相不銹鋼技術在不斷研制和發(fā)展過程中被廣泛應用于石油、船舶、化工等諸多大型機械設備開發(fā)領域，焊條電弧焊工藝對于雙相不銹鋼材料的使用產(chǎn)生了積極的促進作用，現(xiàn)階段廣泛采用的25%Cr型雙相不銹鋼工藝是船軸和水泵的必用推進器。然而，焊條電弧焊工藝在實施過程中由于熱處理方式或是焊接技術的影響都有可能影響到雙相不銹鋼的耐蝕性，其耐蝕性能的提升可積極與鎢極氬弧焊配合，提升整體耐蝕性能。

1 關于焊條電弧焊雙相不銹鋼焊接接頭耐蝕性研究

當前雙相不銹鋼材料被廣泛應用于大型機械船舶設備當中，其中關于雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性問題也顯得尤為突出。從鋼材加工的基本程序與步驟來看，材料由于被腐蝕而導致失效不僅會對整個焊接過程產(chǎn)生一定影響，從社會效益與經(jīng)濟效益的雙重層面來看都是極為不利的。鋼材加工過程中，焊條電弧焊工藝從局部加熱、熱循環(huán)冷卻以及材料縮脹等方面影響焊接接頭的使用性能，進而降低材料本身的耐蝕性。筆者通過實驗方法對焊接接頭的耐蝕性進行了深入剖析。

1.1 實驗材料與方法

選取SAF2205雙相不銹鋼材料，通過鎢極電弧焊打底和焊條電弧焊填充的方法來確保材料被熔透，利用V型坡口來擴大實驗材料的接觸面。焊接材料選擇方面，我們選擇了與Cr、Ni元素較近的超低碳材料。焊接工藝方面。有效控制焊接熱輸入和冷卻速度是提高焊接工藝組織性能的方法之一，其熱輸入值一般控制在0.5～1.6KJ/mm，至于層間溫度則不應當超出150攝氏度。在對金相組織進行觀察時，我們將耐水砂紙打磨到1200#，接著用水清洗，接通電源正極，使材料置于草酸水溶液當中，對電解腐蝕過程進行觀察。使用XJG-05金相顯微鏡對焊縫腐蝕情況進行觀察，找到特定的熱影響區(qū)。在進行接頭硬度測試時，需要用到HXD-1000TC顯微硬度測試儀對其中的焊縫、母材硬度等進行荷載測量，將母材間距控制在1.5mm以內。電化學腐蝕進行過程中需要測試的是材料自身的耐點蝕性能，通過動電位法對極化曲線進行測量，明確其中的電解質成分，最后運用PS-268A電化學測量儀對其耐蝕性進行精確鑒定。

1.2 實驗結果

從實現(xiàn)結果中的顯微組織來看，母材的金相組織主要由白色奧氏體和黑色鐵素體構成，整體呈現(xiàn)出魚刺狀，散布于鐵素體晶界之內。而多層多道焊技術的運用則使得母材中的熱影響區(qū)位置更加突出，整體形態(tài)呈現(xiàn)出羽毛狀。硬度實驗結果方面，母材的硬度值一般在285HV之內，焊縫與熱影響區(qū)的硬度均比母材高，這主要是由于冷卻過程中溫度變化所導致的。從電化學腐蝕實驗結果不難看出，由于鈍化膜吸附在母材表面，這就使得雙相不銹鋼焊接接頭在極化曲線上逐漸增大，而其中熱影響區(qū)的點蝕電位要明顯低于相近的鈍化區(qū)位。

2 影響焊接接頭耐蝕性的因素分析

鐵素體和奧氏體是雙相不銹鋼材料的固溶組織成分，體積分量對占均等，這就決定了雙相不銹鋼結構本身具備了較好的韌性與焊接性，由于其強度優(yōu)勢也被廣泛應用于海洋化工等領域當中。焊接熱循環(huán)是雙相不銹鋼焊接在實施過程中需要考慮的重大影響之一，這對提升焊接接頭組織的耐蝕性極為有利。從局部加熱、材料縮脹以及熱循環(huán)作用等方面來看焊條電弧焊工藝作用下雙相不銹鋼材料的耐蝕性，這就可能與原始材料使用之間存在著明顯差異。從上述實驗過程我們不難分析，影響焊接接頭耐蝕性的因素主要包括焊接接頭組織成分和焊接工藝兩個方面。

2.1 焊接接頭組織成分

焊條電弧焊工藝設備條件下雙相不銹鋼焊接接頭的組織成分主要包括了奧氏體和鐵素體兩個方面，均等的含量使得雙相不銹鋼本身就具備了較好的耐腐蝕性能。從高溫環(huán)境下雙相不銹鋼材料的元素含量變化不難分析，焊接接頭組織成分對于材料耐蝕性有著極其重要的影響，經(jīng)過熱處理之后的耐蝕性相對于之前是明顯發(fā)生變化的。值得注意的是，僅僅從PRE的時值來對焊接接頭的組織成分進行分析是相對片面的，這對體現(xiàn)不銹鋼焊接接頭的耐蝕性也是不夠全面的。除了必要的焊接組織成分之外，我們還需要對焊管性能進行全面觀察與分析，通過對比沖擊試驗或是溶液腐蝕溶液來對微觀檢測方面實施理論驗證，進而從根本上提升數(shù)據(jù)論證的有效性，實現(xiàn)不斷優(yōu)化焊條電弧焊的焊接工藝，提高焊接接頭的耐蝕性能。

2.2 焊接工藝

焊接工藝也是我們在對雙相不銹鋼焊接接頭耐蝕性進行分析過程中需要考慮到的重要因素之一。除了對應力腐蝕研究和對晶間腐蝕研究之外，對點蝕研究也是提升焊接接頭耐蝕性能有效性的必然路徑。對應力腐蝕研究方面，多層焊技巧除了能夠最大程度提升焊接接頭的沖擊力之外對于耐蝕性能的優(yōu)化也將產(chǎn)生積極影響。晶間腐蝕方面，焊接工藝措施的完善是體現(xiàn)焊接接頭優(yōu)良性能的關鍵所在，而預熱環(huán)節(jié)則成為了影響耐晶間腐蝕的重要影響因素。點蝕性能從焊接工藝的參數(shù)以及熱輸入量等方面能夠體現(xiàn)出金相組織的整體韌性，將材料中的鐵素體含量控制在合理范圍之內，這對優(yōu)化材料微觀結構、提升焊接接頭的耐蝕性能等都將產(chǎn)生積極的促進作用。

3 結束語

從雙相不銹鋼焊接接頭的電化學實驗中我們不難看出，焊條電弧焊工藝制造下的雙相不銹鋼焊接接頭在鈍化膜方面有著強大的自我修復能力，這就決定了其自身的抗點蝕性能是極為優(yōu)越的，而其中的熱影響區(qū)相對于焊縫及母材的耐蝕性方面就相對稍弱。值得注意的是，關于工業(yè)材料的腐蝕性研究既包括局部腐蝕同時也有全面腐蝕，因此在對焊接接頭進行耐蝕性研究時我們需要從局部研究著手，進而擴展對材料的全面性能研究。局部腐蝕是文章對雙相不銹鋼焊接工藝的研究重點，無論是點蝕、晶間腐蝕還是縫隙腐蝕都會對材料的使用性能產(chǎn)生一定影響，這就需要在研究過程中考慮到不同環(huán)境和不同材料結構對材料使用性能的影響，切實提升材料自身的腐蝕敏感性。除此之外，在材料的焊接方法及工藝選擇方面也會對耐蝕性產(chǎn)生一定影響，這也需要引起我們的足夠重視。

參考文獻

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作者簡介：張宇（1971，3-），男，遼寧鐵嶺人，工作單位：鐵嶺技師學院，現(xiàn)職稱：一級實習指導教師，研究方向：焊接技術（焊條電弧焊）。endprint