在價格(ge)低廉的(de)低碳(tan)鋼(gang)上堆(dui)(dui)焊(han)(han)耐蝕(shi)(shi)合金，大多(duo)采用(yong)帶(dai)(dai)極埋弧(hu)堆(dui)(dui)焊(han)(han)的(de)方法實施。20世紀70年代國(guo)外(wai)發明了用(yong)帶(dai)(dai)極電渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)技術(shu)，具有熔敷率(lv)高(gao)、稀釋(shi)率(lv)低、焊(han)(han)縫成(cheng)形好等優點，近(jin)年來在工業發達(da)的(de)國(guo)家(jia)得到廣泛(fan)的(de)應用(yong)。采用(yong)帶(dai)(dai)極電渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)（ESW）和帶(dai)(dai)極埋弧(hu)焊(han)(han)（SAW）兩種不(bu)(bu)同的(de)方法在Q235母材(cai)上熔敷不(bu)(bu)銹鋼(gang)層，對堆(dui)(dui)焊(han)(han)金屬的(de)電化學腐蝕(shi)(shi)及(ji)晶間腐蝕(shi)(shi)性能(neng)進行(xing)了比較。
一(yi)、試驗設(she)備和材(cai)料(liao)
試(shi)驗設備采(cai)用MZ-1000電源和(he)FD11-200T平焊小車配(pei)帶極(ji)堆(dui)焊機頭。
母材為低碳鋼Q235，尺寸為400mm×200mm×10mm。焊接材料選用自行研制的帶極電渣堆焊用燒結焊劑、熔煉焊劑HJ431和尺寸為25mm×0.4mm的奧氏體不銹鋼(gang)焊帶。堆焊試板和不(bu)銹鋼焊帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及(ji)腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)
1. 帶極堆焊層金屬(shu)的制備與(yu)工藝
堆(dui)焊參數是：焊接電(dian)流338～380A，初始電(dian)壓26～30V，焊接速(su)度4～8m／h，在(zai)Q235母(mu)材上(shang)分別進(jin)行(xing)帶(dai)極(ji)電(dian)渣堆(dui)焊和帶(dai)極(ji)埋(mai)弧(hu)堆(dui)焊。利用 Bruker Elmental 直讀光譜儀(yi)對堆(dui)焊層金屬進(jin)行(xing)成分分析，結果見表5-68。
注：SAW為(wei)帶極(ji)電(dian)(dian)弧堆焊，ESW為(wei)帶極(ji)電(dian)(dian)渣堆焊。
2. 電化學(xue)腐蝕(shi)試驗
電化學腐蝕試樣的制取是在金屬的中間位置處，從表面刨去2mm，采用線切割方法截取10mmx10mmx3mm試樣。選用PS-268A型化學測量儀，電極采用參比甘汞電極、輔助鉑電極和工作電極構成的三電極體系。試驗在室溫下進行測定，腐蝕液選用質量分數為9.8％H2SO4溶液或5％HCI溶液，采樣周期為1s，以60mV／min的速度進行掃描，對電流和電位進行采集。
3. 晶(jing)間腐蝕試驗
晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)的制備方法(fa)與電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)相同(tong)。試(shi)(shi)(shi)驗按國家標(biao)準GB／T 4334-2008《金(jin)屬和合金(jin)的腐(fu)蝕(shi)(shi) 不銹鋼晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)驗方法(fa)》進行，晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)狀況采用XJG-05大型金(jin)相顯微鏡觀察。
三、試驗結果(guo)
1. 電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕試驗結果
腐(fu)蝕性能(neng)特性值見(jian)表(biao)5-69。從表(biao)中可知，3種堆(dui)焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)(shu)的金屬(shu)(shu)(shu)的自腐(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)約為-433mV，母(mu)材(cai)的自腐(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)為-480mV；兩種帶(dai)(dai)極電(dian)(dian)渣(zha)堆(dui)焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)(shu)的自腐(fu)蝕電(dian)(dian)流(liu)接近于0.17mA，遠小于帶(dai)(dai)極埋(mai)弧堆(dui)焊(han)金屬(shu)(shu)(shu)0.44mA和母(mu)材(cai)的1.12mA；以此判斷，帶(dai)(dai)極電(dian)(dian)渣(zha)堆(dui)焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)(shu)的耐蝕性比帶(dai)(dai)極埋(mai)弧堆(dui)焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)(shu)和母(mu)材(cai)好。
從表5-69也可知(zhi)，在5％HCI溶(rong)液中(zhong)，堆焊層金(jin)屬(shu)的自腐(fu)蝕(shi)(shi)電位約為-440mV，高于母材(cai)-492mV；其自腐(fu)蝕(shi)(shi)電流(liu)接近于0.48mA，遠低于母材(cai)1.22mA。因(yin)此，在5％HCI溶(rong)液中(zhong)，堆焊層金(jin)屬(shu)的抗腐(fu)蝕(shi)(shi)能力大致相(xiang)同(tong)。
2. 晶(jing)間腐蝕試驗結(jie)果(guo)與分析
堆焊(han)金屬(shu)在(zai)10％草(cao)酸溶液中浸蝕(shi)后的(de)(de)金相組織形(xing)貌上可以看出：當(dang)焊(han)接速度越小(xiao)時，帶極(ji)電渣堆焊(han)層金屬(shu)金相晶(jing)粒(li)(li)越粗(cu)大，被(bei)網狀(zhuang)分(fen)布(bu)的(de)(de)腐蝕(shi)溝包圍(wei)的(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)越多，部(bu)分(fen)晶(jing)粒(li)(li)被(bei)腐蝕(shi)溝包圍(wei)的(de)(de)晶(jing)內(nei)有(you)凹坑；相反，隨著焊(han)接速度的(de)(de)加(jia)快，晶(jing)粒(li)(li)變得細(xi)小(xiao)，被(bei)網狀(zhuang)分(fen)布(bu)的(de)(de)腐蝕(shi)溝包圍(wei)的(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)越少。
造(zao)成堆焊(han)金(jin)屬(shu)層金(jin)屬(shu)晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)程(cheng)度(du)不同的(de)原因是采用帶(dai)極(ji)(ji)埋弧(hu)堆焊(han)技術，熔(rong)化焊(han)材和(he)母材所需(xu)要的(de)熱量(liang)是由中(zhong)心(xin)軸溫(wen)度(du)可達(da)上(shang)萬度(du)的(de)電(dian)弧(hu)產生，得到的(de)堆焊(han)金(jin)屬(shu)碳(tan)含量(liang)高(gao)，鉻(ge)(ge)含量(liang)低(di)，從(cong)而(er)造(zao)成帶(dai)極(ji)(ji)埋弧(hu)堆焊(han)層金(jin)屬(shu)抗(kang)晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)性能下降。在帶(dai)極(ji)(ji)電(dian)渣(zha)堆焊(han)工藝中(zhong)，熔(rong)化焊(han)材和(he)母材所需(xu)要的(de)熱量(liang)由溫(wen)度(du)為2300℃左右的(de)熔(rong)融(rong)態渣(zha)池供給，形(xing)成的(de)晶(jing)(jing)粒(li)較細(xi)小(xiao)(xiao)，因此單位體積的(de)晶(jing)(jing)界面(mian)積小(xiao)(xiao)，導致晶(jing)(jing)界形(xing)成貧鉻(ge)(ge)區(qu)的(de)傾向變小(xiao)(xiao)；另一方面(mian)，帶(dai)極(ji)(ji)電(dian)渣(zha)堆焊(han)層金(jin)屬(shu)的(de)碳(tan)含量(liang)低(di)，鉻(ge)(ge)含量(liang)高(gao)，這種“低(di)碳(tan)高(gao)鉻(ge)(ge)”減少了(le)鉻(ge)(ge)的(de)碳(tan)化物(wu)在晶(jing)(jing)界的(de)析出，從(cong)而(er)保(bao)證了(le)帶(dai)極(ji)(ji)電(dian)渣(zha)堆焊(han)層具有(you)良(liang)好的(de)抗(kang)晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)性能。
由此可知，堆焊金屬層的抗晶間腐蝕程度的優劣順序為ESWv=8m/h>ESWv=4m/h>SAWv=8m/h，帶極電渣堆焊層金屬的抗晶間腐蝕性能優于帶極埋弧堆焊層金屬，此結果與9.8％H2SO4溶液中的電化學腐蝕結果相吻合。
