低合金耐腐蚀钢用焊条的研制和选配

尹士科等

1 概述

为了开发我国青海盐湖中的钾矿资源，在国家攻关项目中列入了低合金耐腐蚀钢及其配套焊条的研制内容。由于盐湖一带的环境条件恶劣，腐蚀介质中有MgCl2 、KCl 和NaCl等，故要求采用耐腐蚀性优良的钢种。国外在盐田设备上使用的低合金耐腐蚀钢以法国的APS钢为代表，故我国也研制了与其成分相近的低合金耐腐蚀钢，包括Cr2-Al和Cr4-Al两个成分系列，钢板的合金成分和力学性能如表1和表2所示。

与钢板相配套的焊条首先要满足耐腐蚀性能的要求，在力学性能指标上也要与钢板相接近，从施工上考虑还必须有良好的抗裂性能和焊接工艺性能。为此，开展了相关试验工作。 2焊缝化学成分对腐蚀性能的影响

化学成分的变化主要是改变Cr的含量，也作了Mo含量的稍许改动；另外，又选择了一种奥氏体焊条，即18%Cr-8%Ni的 A102焊条。试验工作包括挂片腐蚀试验和电化学腐蚀试验，挂片腐蚀试验又分为熔敷金属挂片试验和焊接接头挂片试验。

2.1挂片腐蚀试验

熔敷金属的腐蚀试片尺寸是3 mm×25 mm×30 mm，腐蚀介质为：MgCl2 23.3%，KCl 3.3%，NaCl 2.3%，水71.1%。介质温度35℃，采用动态腐蚀方式，总腐蚀时间 796 h。不同熔敷成分的挂片腐蚀试验结果见表3。 焊接接头的腐蚀试片尺寸是3 mm×30 mm×40 mm，其他腐蚀条件同熔敷金属的腐蚀试验，钢板采用Cr4-Al钢。不同成分的焊接接头挂片腐蚀试验结果见表4。 表3不同成分的熔敷金属挂片腐蚀结果焊条

由表3可以看出，随着Cr量的增加，腐蚀率下降，抗腐蚀性能有所改善。但Cr含量超过3%以上时腐蚀率不稳定，原因待查。A102焊条的抗腐蚀性能明显优于其它成分的焊缝。

由表4可以看出，采用Cr含量为0.63%的焊条焊接Cr4-Al系钢之后，焊缝金属的耐腐蚀性能明显低于母材，致使焊缝的腐蚀深度达0.3 mm；采用Cr含量在3%以上的焊条焊接Cr4-Al系钢时，焊缝金属的腐蚀情况与母材相接近。可见，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%。采用Cr含量为18%的A102焊条焊接Cr4-Al系钢之后，焊缝金属几乎不被腐蚀，热影响区和母材则腐蚀严重。其原因一是不锈钢本身的抗腐蚀性优良，二是不锈钢焊缝处于阴极，母材为阳极，阳极的腐蚀起到了保护阴极的作用。就挂片的试样而言，母材所占的比例不大，容易被腐蚀；而在实际的焊接结构中，母材所占的比例是很大的，这时母材腐蚀情况要明显减轻。

2.2电化学腐蚀试验

腐蚀介质与挂片试验完全相同，采用美国进口的250A型腐蚀测定仪，扫描速度为100 mV/s，电化学腐蚀试验结果如表5所示。

由表5可以看出，随着Cr含量的增加，腐蚀电位变正，腐蚀电阻增加，腐蚀电流下降，年腐蚀率也减少。另据测定，Cr4-Al系母材的腐蚀电位是-0.700 V，与含3%～5%Cr的熔敷金属电位相接近。电化学腐蚀试验也证明，焊缝中铬的量不能低于3%。总的来看，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%，而奥氏体型的 A102焊条的抗腐蚀性最优良。3化学成分及热处理对焊缝力学性能的影响

为了满足焊缝金属力学性能要求，对Cr含量不同的焊条进行了试验，也采用A102焊条作了对比试验。焊条直径3.2 mm，焊接电流120 A，道间温度120～130℃。各焊条的熔敷金属的力学性能如表6所示。

5结论

（1）挂片腐蚀试验与电化学腐蚀试验表明，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%， 而奥氏体型的 A102焊条具有最优良的抗腐蚀性。

（2）Cr含量在3%～4%的焊条，焊态下熔敷金属的抗拉强度太高，塑、韧性明显下降，接头弯曲试验不合格。A102焊条的焊缝强度不高，塑、韧性优良，弯曲试验180°合格。

（3）铁研式裂纹试验结果表明，Cr含量超过3%的焊条抗裂性能不好，即使预热到100℃ 仍产生了严重裂纹。而A102焊条表现出了优良的抗裂纹能力，不预热也不产生裂纹。

（4）为了降低焊条的成本，采用低碳钢焊芯、通过药皮过渡合金元素，开发出了A102T 焊条，已成功地应用到相关的输电线路工程上。

1 概述

为了开发我国青海盐湖中的钾矿资源，在国家攻关项目中列入了低合金耐腐蚀钢及其配套焊条的研制内容。由于盐湖一带的环境条件恶劣，腐蚀介质中有MgCl2 、KCl 和NaCl等，故要求采用耐腐蚀性优良的钢种。国外在盐田设备上使用的低合金耐腐蚀钢以法国的APS钢为代表，故我国也研制了与其成分相近的低合金耐腐蚀钢，包括Cr2-Al和Cr4-Al两个成分系列，钢板的合金成分和力学性能如表1和表2所示。

与钢板相配套的焊条首先要满足耐腐蚀性能的要求，在力学性能指标上也要与钢板相接近，从施工上考虑还必须有良好的抗裂性能和焊接工艺性能。为此，开展了相关试验工作。 2焊缝化学成分对腐蚀性能的影响

化学成分的变化主要是改变Cr的含量，也作了Mo含量的稍许改动；另外，又选择了一种奥氏体焊条，即18%Cr-8%Ni的 A102焊条。试验工作包括挂片腐蚀试验和电化学腐蚀试验，挂片腐蚀试验又分为熔敷金属挂片试验和焊接接头挂片试验。

2.1挂片腐蚀试验

熔敷金属的腐蚀试片尺寸是3 mm×25 mm×30 mm，腐蚀介质为：MgCl2 23.3%，KCl 3.3%，NaCl 2.3%，水71.1%。介质温度35℃，采用动态腐蚀方式，总腐蚀时间 796 h。不同熔敷成分的挂片腐蚀试验结果见表3。 焊接接头的腐蚀试片尺寸是3 mm×30 mm×40 mm，其他腐蚀条件同熔敷金属的腐蚀试验，钢板采用Cr4-Al钢。不同成分的焊接接头挂片腐蚀试验结果见表4。 表3不同成分的熔敷金属挂片腐蚀结果焊条

由表3可以看出，随着Cr量的增加，腐蚀率下降，抗腐蚀性能有所改善。但Cr含量超过3%以上时腐蚀率不稳定，原因待查。A102焊条的抗腐蚀性能明显优于其它成分的焊缝。

由表4可以看出，采用Cr含量为0.63%的焊条焊接Cr4-Al系钢之后，焊缝金属的耐腐蚀性能明显低于母材，致使焊缝的腐蚀深度达0.3 mm；采用Cr含量在3%以上的焊条焊接Cr4-Al系钢时，焊缝金属的腐蚀情况与母材相接近。可见，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%。采用Cr含量为18%的A102焊条焊接Cr4-Al系钢之后，焊缝金属几乎不被腐蚀，热影响区和母材则腐蚀严重。其原因一是不锈钢本身的抗腐蚀性优良，二是不锈钢焊缝处于阴极，母材为阳极，阳极的腐蚀起到了保护阴极的作用。就挂片的试样而言，母材所占的比例不大，容易被腐蚀；而在实际的焊接结构中，母材所占的比例是很大的，这时母材腐蚀情况要明显减轻。

2.2电化学腐蚀试验

腐蚀介质与挂片试验完全相同，采用美国进口的250A型腐蚀测定仪，扫描速度为100 mV/s，电化学腐蚀试验结果如表5所示。

由表5可以看出，随着Cr含量的增加，腐蚀电位变正，腐蚀电阻增加，腐蚀电流下降，年腐蚀率也减少。另据测定，Cr4-Al系母材的腐蚀电位是-0.700 V，与含3%～5%Cr的熔敷金属电位相接近。电化学腐蚀试验也证明，焊缝中铬的量不能低于3%。总的来看，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%，而奥氏体型的 A102焊条的抗腐蚀性最优良。3化学成分及热处理对焊缝力学性能的影响

为了满足焊缝金属力学性能要求，对Cr含量不同的焊条进行了试验，也采用A102焊条作了对比试验。焊条直径3.2 mm，焊接电流120 A，道间温度120～130℃。各焊条的熔敷金属的力学性能如表6所示。

5结论

（1）挂片腐蚀试验与电化学腐蚀试验表明，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%， 而奥氏体型的 A102焊条具有最优良的抗腐蚀性。

（2）Cr含量在3%～4%的焊条，焊态下熔敷金属的抗拉强度太高，塑、韧性明显下降，接头弯曲试验不合格。A102焊条的焊缝强度不高，塑、韧性优良，弯曲试验180°合格。

（3）铁研式裂纹试验结果表明，Cr含量超过3%的焊条抗裂性能不好，即使预热到100℃ 仍产生了严重裂纹。而A102焊条表现出了优良的抗裂纹能力，不预热也不产生裂纹。

（4）为了降低焊条的成本，采用低碳钢焊芯、通过药皮过渡合金元素，开发出了A102T 焊条，已成功地应用到相关的输电线路工程上。

1 概述

为了开发我国青海盐湖中的钾矿资源，在国家攻关项目中列入了低合金耐腐蚀钢及其配套焊条的研制内容。由于盐湖一带的环境条件恶劣，腐蚀介质中有MgCl2 、KCl 和NaCl等，故要求采用耐腐蚀性优良的钢种。国外在盐田设备上使用的低合金耐腐蚀钢以法国的APS钢为代表，故我国也研制了与其成分相近的低合金耐腐蚀钢，包括Cr2-Al和Cr4-Al两个成分系列，钢板的合金成分和力学性能如表1和表2所示。

与钢板相配套的焊条首先要满足耐腐蚀性能的要求，在力学性能指标上也要与钢板相接近，从施工上考虑还必须有良好的抗裂性能和焊接工艺性能。为此，开展了相关试验工作。 2焊缝化学成分对腐蚀性能的影响

化学成分的变化主要是改变Cr的含量，也作了Mo含量的稍许改动；另外，又选择了一种奥氏体焊条，即18%Cr-8%Ni的 A102焊条。试验工作包括挂片腐蚀试验和电化学腐蚀试验，挂片腐蚀试验又分为熔敷金属挂片试验和焊接接头挂片试验。

2.1挂片腐蚀试验

熔敷金属的腐蚀试片尺寸是3 mm×25 mm×30 mm，腐蚀介质为：MgCl2 23.3%，KCl 3.3%，NaCl 2.3%，水71.1%。介质温度35℃，采用动态腐蚀方式，总腐蚀时间 796 h。不同熔敷成分的挂片腐蚀试验结果见表3。 焊接接头的腐蚀试片尺寸是3 mm×30 mm×40 mm，其他腐蚀条件同熔敷金属的腐蚀试验，钢板采用Cr4-Al钢。不同成分的焊接接头挂片腐蚀试验结果见表4。 表3不同成分的熔敷金属挂片腐蚀结果焊条

由表3可以看出，随着Cr量的增加，腐蚀率下降，抗腐蚀性能有所改善。但Cr含量超过3%以上时腐蚀率不稳定，原因待查。A102焊条的抗腐蚀性能明显优于其它成分的焊缝。

由表4可以看出，采用Cr含量为0.63%的焊条焊接Cr4-Al系钢之后，焊缝金属的耐腐蚀性能明显低于母材，致使焊缝的腐蚀深度达0.3 mm；采用Cr含量在3%以上的焊条焊接Cr4-Al系钢时，焊缝金属的腐蚀情况与母材相接近。可见，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%。采用Cr含量为18%的A102焊条焊接Cr4-Al系钢之后，焊缝金属几乎不被腐蚀，热影响区和母材则腐蚀严重。其原因一是不锈钢本身的抗腐蚀性优良，二是不锈钢焊缝处于阴极，母材为阳极，阳极的腐蚀起到了保护阴极的作用。就挂片的试样而言，母材所占的比例不大，容易被腐蚀；而在实际的焊接结构中，母材所占的比例是很大的，这时母材腐蚀情况要明显减轻。

2.2电化学腐蚀试验

腐蚀介质与挂片试验完全相同，采用美国进口的250A型腐蚀测定仪，扫描速度为100 mV/s，电化学腐蚀试验结果如表5所示。

由表5可以看出，随着Cr含量的增加，腐蚀电位变正，腐蚀电阻增加，腐蚀电流下降，年腐蚀率也减少。另据测定，Cr4-Al系母材的腐蚀电位是-0.700 V，与含3%～5%Cr的熔敷金属电位相接近。电化学腐蚀试验也证明，焊缝中铬的量不能低于3%。总的来看，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%，而奥氏体型的 A102焊条的抗腐蚀性最优良。3化学成分及热处理对焊缝力学性能的影响

为了满足焊缝金属力学性能要求，对Cr含量不同的焊条进行了试验，也采用A102焊条作了对比试验。焊条直径3.2 mm，焊接电流120 A，道间温度120～130℃。各焊条的熔敷金属的力学性能如表6所示。

5结论

（1）挂片腐蚀试验与电化学腐蚀试验表明，焊接Cr4-Al钢时，焊缝中Cr的量不能低于3%， 而奥氏体型的 A102焊条具有最优良的抗腐蚀性。

（2）Cr含量在3%～4%的焊条，焊态下熔敷金属的抗拉强度太高，塑、韧性明显下降，接头弯曲试验不合格。A102焊条的焊缝强度不高，塑、韧性优良，弯曲试验180°合格。

（3）铁研式裂纹试验结果表明，Cr含量超过3%的焊条抗裂性能不好，即使预热到100℃ 仍产生了严重裂纹。而A102焊条表现出了优良的抗裂纹能力，不预热也不产生裂纹。

（4）为了降低焊条的成本，采用低碳钢焊芯、通过药皮过渡合金元素，开发出了A102T 焊条，已成功地应用到相关的输电线路工程上。