焊条电弧焊双相不锈钢焊接接头的耐蚀性研究

摘 要：由于腐蚀而导致材料失效是当前工业材料研究的重要领域，焊条电弧焊工艺应用下的双相不锈钢焊接接头无论是从力学性能、显微组织还是耐蚀性能方面都表现出一定的焊接优势，是当前关于工业材料耐蚀性能研究的重要突破口。从实验结果不难分析，焊接工艺在实施过程中若是通过合理的焊接热输入调整以及层间温度的控制都能够实现对焊接接头力学性能的优化配比，在焊接过程中表现出最佳的耐蚀性。文章针对焊条电弧焊双相不锈钢焊接接头的耐蚀性能进行了实验研究。

关键词：焊条电弧焊；双相不锈钢；焊接接头；耐蚀性

作为当前工业发展背景下材料研究领域存在的三大问题之一，关于工业材料的耐蚀性研究显得尤为迫切。据相关资料统计，全球每年由于材料腐蚀而导致报废的钢材量占到了全部钢材产量的四分之一，耐蚀性研究对于提升钢材的使用效率意义重大。双相不锈钢技术在不断研制和发展过程中被广泛应用于石油、船舶、化工等诸多大型机械设备开发领域，焊条电弧焊工艺对于双相不锈钢材料的使用产生了积极的促进作用，现阶段广泛采用的25%Cr型双相不锈钢工艺是船轴和水泵的必用推进器。然而，焊条电弧焊工艺在实施过程中由于热处理方式或是焊接技术的影响都有可能影响到双相不锈钢的耐蚀性，其耐蚀性能的提升可积极与钨极氩弧焊配合，提升整体耐蚀性能。

1 关于焊条电弧焊双相不锈钢焊接接头耐蚀性研究

当前双相不锈钢材料被广泛应用于大型机械船舶设备当中，其中关于双相不锈钢焊接接头的耐蚀性问题也显得尤为突出。从钢材加工的基本程序与步骤来看，材料由于被腐蚀而导致失效不仅会对整个焊接过程产生一定影响，从社会效益与经济效益的双重层面来看都是极为不利的。钢材加工过程中，焊条电弧焊工艺从局部加热、热循环冷却以及材料缩胀等方面影响焊接接头的使用性能，进而降低材料本身的耐蚀性。笔者通过实验方法对焊接接头的耐蚀性进行了深入剖析。

1.1 实验材料与方法

选取SAF2205双相不锈钢材料，通过钨极电弧焊打底和焊条电弧焊填充的方法来确保材料被熔透，利用V型坡口来扩大实验材料的接触面。焊接材料选择方面，我们选择了与Cr、Ni元素较近的超低碳材料。焊接工艺方面。有效控制焊接热输入和冷却速度是提高焊接工艺组织性能的方法之一，其热输入值一般控制在0.5～1.6KJ/mm，至于层间温度则不应当超出150摄氏度。在对金相组织进行观察时，我们将耐水砂纸打磨到1200#，接着用水清洗，接通电源正极，使材料置于草酸水溶液当中，对电解腐蚀过程进行观察。使用XJG-05金相显微镜对焊缝腐蚀情况进行观察，找到特定的热影响区。在进行接头硬度测试时，需要用到HXD-1000TC显微硬度测试仪对其中的焊缝、母材硬度等进行荷载测量，将母材间距控制在1.5mm以内。电化学腐蚀进行过程中需要测试的是材料自身的耐点蚀性能，通过动电位法对极化曲线进行测量，明确其中的电解质成分，最后运用PS-268A电化学测量仪对其耐蚀性进行精确鉴定。

1.2 实验结果

从实现结果中的显微组织来看，母材的金相组织主要由白色奥氏体和黑色铁素体构成，整体呈现出鱼刺状，散布于铁素体晶界之内。而多层多道焊技术的运用则使得母材中的热影响区位置更加突出，整体形态呈现出羽毛状。硬度实验结果方面，母材的硬度值一般在285HV之内，焊缝与热影响区的硬度均比母材高，这主要是由于冷却过程中温度变化所导致的。从电化学腐蚀实验结果不难看出，由于钝化膜吸附在母材表面，这就使得双相不锈钢焊接接头在极化曲线上逐渐增大，而其中热影响区的点蚀电位要明显低于相近的钝化区位。

2 影响焊接接头耐蚀性的因素分析

铁素体和奥氏体是双相不锈钢材料的固溶组织成分，体积分量对占均等，这就决定了双相不锈钢结构本身具备了较好的韧性与焊接性，由于其强度优势也被广泛应用于海洋化工等领域当中。焊接热循环是双相不锈钢焊接在实施过程中需要考虑的重大影响之一，这对提升焊接接头组织的耐蚀性极为有利。从局部加热、材料缩胀以及热循环作用等方面来看焊条电弧焊工艺作用下双相不锈钢材料的耐蚀性，这就可能与原始材料使用之间存在着明显差异。从上述实验过程我们不难分析，影响焊接接头耐蚀性的因素主要包括焊接接头组织成分和焊接工艺两个方面。

2.1 焊接接头组织成分

焊条电弧焊工艺设备条件下双相不锈钢焊接接头的组织成分主要包括了奥氏体和铁素体两个方面，均等的含量使得双相不锈钢本身就具备了较好的耐腐蚀性能。从高温环境下双相不锈钢材料的元素含量变化不难分析，焊接接头组织成分对于材料耐蚀性有着极其重要的影响，经过热处理之后的耐蚀性相对于之前是明显发生变化的。值得注意的是，仅仅从PRE的时值来对焊接接头的组织成分进行分析是相对片面的，这对体现不锈钢焊接接头的耐蚀性也是不够全面的。除了必要的焊接组织成分之外，我们还需要对焊管性能进行全面观察与分析，通过对比冲击试验或是溶液腐蚀溶液来对微观检测方面实施理论验证，进而从根本上提升数据论证的有效性，实现不断优化焊条电弧焊的焊接工艺，提高焊接接头的耐蚀性能。

2.2 焊接工艺

焊接工艺也是我们在对双相不锈钢焊接接头耐蚀性进行分析过程中需要考虑到的重要因素之一。除了对应力腐蚀研究和对晶间腐蚀研究之外，对点蚀研究也是提升焊接接头耐蚀性能有效性的必然路径。对应力腐蚀研究方面，多层焊技巧除了能够最大程度提升焊接接头的冲击力之外对于耐蚀性能的优化也将产生积极影响。晶间腐蚀方面，焊接工艺措施的完善是体现焊接接头优良性能的关键所在，而预热环节则成为了影响耐晶间腐蚀的重要影响因素。点蚀性能从焊接工艺的参数以及热输入量等方面能够体现出金相组织的整体韧性，将材料中的铁素体含量控制在合理范围之内，这对优化材料微观结构、提升焊接接头的耐蚀性能等都将产生积极的促进作用。

3 结束语

从双相不锈钢焊接接头的电化学实验中我们不难看出，焊条电弧焊工艺制造下的双相不锈钢焊接接头在钝化膜方面有着强大的自我修复能力，这就决定了其自身的抗点蚀性能是极为优越的，而其中的热影响区相对于焊缝及母材的耐蚀性方面就相对稍弱。值得注意的是，关于工业材料的腐蚀性研究既包括局部腐蚀同时也有全面腐蚀，因此在对焊接接头进行耐蚀性研究时我们需要从局部研究着手，进而扩展对材料的全面性能研究。局部腐蚀是文章对双相不锈钢焊接工艺的研究重点，无论是点蚀、晶间腐蚀还是缝隙腐蚀都会对材料的使用性能产生一定影响，这就需要在研究过程中考虑到不同环境和不同材料结构对材料使用性能的影响，切实提升材料自身的腐蚀敏感性。除此之外，在材料的焊接方法及工艺选择方面也会对耐蚀性产生一定影响，这也需要引起我们的足够重视。

参考文献

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作者简介：张宇（1971，3-），男，辽宁铁岭人，工作单位：铁岭技师学院，现职称：一级实习指导教师，研究方向：焊接技术（焊条电弧焊）。endprint