摘 要：由于腐蝕而導(dǎo)致材料失效是當(dāng)前工業(yè)材料研究的重要領(lǐng)域，焊條電弧焊工藝應(yīng)用下的雙相不銹鋼焊接接頭無(wú)論是從力學(xué)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(shì)，是當(dāng)前關(guān)于工業(yè)材料耐蝕性能研究的重要突破口。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果不難分析，焊接工藝在實(shí)施過(guò)程中若是通過(guò)合理的焊接熱輸入調(diào)整以及層間溫度的控制都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接接頭力學(xué)性能的優(yōu)化配比，在焊接過(guò)程中表現(xiàn)出最佳的耐蝕性。文章針對(duì)焊條電弧焊雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

關(guān)鍵詞：焊條電弧焊；雙相不銹鋼；焊接接頭；耐蝕性

作為當(dāng)前工業(yè)發(fā)展背景下材料研究領(lǐng)域存在的三大問(wèn)題之一，關(guān)于工業(yè)材料的耐蝕性研究顯得尤為迫切。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，全球每年由于材料腐蝕而導(dǎo)致報(bào)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(duì)于提升鋼材的使用效率意義重大。雙相不銹鋼技術(shù)在不斷研制和發(fā)展過(guò)程中被廣泛應(yīng)用于石油、船舶、化工等諸多大型機(jī)械設(shè)備開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，焊條電弧焊工藝對(duì)于雙相不銹鋼材料的使用產(chǎn)生了積極的促進(jìn)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(jìn)器。然而，焊條電弧焊工藝在實(shí)施過(guò)程中由于熱處理方式或是焊接技術(shù)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(guān)于焊條電弧焊雙相不銹鋼焊接接頭耐蝕性研究

當(dāng)前雙相不銹鋼材料被廣泛應(yīng)用于大型機(jī)械船舶設(shè)備當(dāng)中，其中關(guān)于雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性問(wèn)題也顯得尤為突出。從鋼材加工的基本程序與步驟來(lái)看，材料由于被腐蝕而導(dǎo)致失效不僅會(huì)對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程產(chǎn)生一定影響，從社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙重層面來(lái)看都是極為不利的。鋼材加工過(guò)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(jìn)而降低材料本身的耐蝕性。筆者通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)焊接接頭的耐蝕性進(jìn)行了深入剖析。

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

選取SAF2205雙相不銹鋼材料，通過(guò)鎢極電弧焊打底和焊條電弧焊填充的方法來(lái)確保材料被熔透，利用V型坡口來(lái)擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)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(yīng)當(dāng)超出150攝氏度。在對(duì)金相組織進(jìn)行觀察時(shí)，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(dāng)中，對(duì)電解腐蝕過(guò)程進(jìn)行觀察。使用XJG-05金相顯微鏡對(duì)焊縫腐蝕情況進(jìn)行觀察，找到特定的熱影響區(qū)。在進(jìn)行接頭硬度測(cè)試時(shí)，需要用到HXD-1000TC顯微硬度測(cè)試儀對(duì)其中的焊縫、母材硬度等進(jìn)行荷載測(cè)量，將母材間距控制在1.5mm以內(nèi)。電化學(xué)腐蝕進(jìn)行過(guò)程中需要測(cè)試的是材料自身的耐點(diǎn)蝕性能，通過(guò)動(dòng)電位法對(duì)極化曲線進(jìn)行測(cè)量，明確其中的電解質(zhì)成分，最后運(yùn)用PS-268A電化學(xué)測(cè)量?jī)x對(duì)其耐蝕性進(jìn)行精確鑒定。

1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從實(shí)現(xiàn)結(jié)果中的顯微組織來(lái)看，母材的金相組織主要由白色奧氏體和黑色鐵素體構(gòu)成，整體呈現(xiàn)出魚(yú)刺狀，散布于鐵素體晶界之內(nèi)。而多層多道焊技術(shù)的運(yùn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果方面，母材的硬度值一般在285HV之內(nèi)，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(guò)程中溫度變化所導(dǎo)致的。從電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)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(diǎn)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(duì)占均等，這就決定了雙相不銹鋼結(jié)構(gòu)本身具備了較好的韌性與焊接性，由于其強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)也被廣泛應(yīng)用于海洋化工等領(lǐng)域當(dāng)中。焊接熱循環(huán)是雙相不銹鋼焊接在實(shí)施過(guò)程中需要考慮的重大影響之一，這對(duì)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(lái)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(gè)方面。

2.1 焊接接頭組織成分

焊條電弧焊工藝設(shè)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(gè)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(duì)于材料耐蝕性有著極其重要的影響，經(jīng)過(guò)熱處理之后的耐蝕性相對(duì)于之前是明顯發(fā)生變化的。值得注意的是，僅僅從PRE的時(shí)值來(lái)對(duì)焊接接頭的組織成分進(jìn)行分析是相對(duì)片面的，這對(duì)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(duì)焊管性能進(jìn)行全面觀察與分析，通過(guò)對(duì)比沖擊試驗(yàn)或是溶液腐蝕溶液來(lái)對(duì)微觀檢測(cè)方面實(shí)施理論驗(yàn)證，進(jìn)而從根本上提升數(shù)據(jù)論證的有效性，實(shí)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?cè)趯?duì)雙相不銹鋼焊接接頭耐蝕性進(jìn)行分析過(guò)程中需要考慮到的重要因素之一。除了對(duì)應(yīng)力腐蝕研究和對(duì)晶間腐蝕研究之外，對(duì)點(diǎn)蝕研究也是提升焊接接頭耐蝕性能有效性的必然路徑。對(duì)應(yīng)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(duì)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(guān)鍵所在，而預(yù)熱環(huán)節(jié)則成為了影響耐晶間腐蝕的重要影響因素。點(diǎn)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(nèi)，這對(duì)優(yōu)化材料微觀結(jié)構(gòu)、提升焊接接頭的耐蝕性能等都將產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

從雙相不銹鋼焊接接頭的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)大的自我修復(fù)能力，這就決定了其自身的抗點(diǎn)蝕性能是極為優(yōu)越的，而其中的熱影響區(qū)相對(duì)于焊縫及母材的耐蝕性方面就相對(duì)稍弱。值得注意的是，關(guān)于工業(yè)材料的腐蝕性研究既包括局部腐蝕同時(shí)也有全面腐蝕，因此在對(duì)焊接接頭進(jìn)行耐蝕性研究時(shí)我們需要從局部研究著手，進(jìn)而擴(kuò)展對(duì)材料的全面性能研究。局部腐蝕是文章對(duì)雙相不銹鋼焊接工藝的研究重點(diǎn)，無(wú)論是點(diǎn)蝕、晶間腐蝕還是縫隙腐蝕都會(huì)對(duì)材料的使用性能產(chǎn)生一定影響，這就需要在研究過(guò)程中考慮到不同環(huán)境和不同材料結(jié)構(gòu)對(duì)材料使用性能的影響，切實(shí)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(huì)對(duì)耐蝕性產(chǎn)生一定影響，這也需要引起我們的足夠重視。

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作者簡(jiǎn)介：張宇（1971，3-），男，遼寧鐵嶺人，工作單位：鐵嶺技師學(xué)院，現(xiàn)職稱：一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：焊接技術(shù)（焊條電弧焊）。endprint