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    SAF2507超級雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性能研究
    發布者: 發布時間:2020/9/20 閱讀:371

     SAF2507超級雙相不銹鋼優良的耐蝕性能是其大面積運用于工業生產中的一個重要因素。SAF2507超級雙相不銹鋼經過焊接之后,原本合理的雙相組織會發生相變,鐵素體與奧氏體雙相比例失衡,同時會產生α相、Cr2N等對力學及腐蝕性能有極大傷害的析出相和析出物,點蝕、晶間腐蝕及應力腐蝕等局部腐蝕容易在這些區域萌生。焊接接頭的整體耐蝕性能取決于局部區域的耐蝕性能,整個接頭中薄弱相的存在就決定了焊接接頭整體的耐蝕性能。因此消除有害雜質相,提高薄弱相的耐蝕性對提高接頭耐蝕性至關重要。前文采用LBW、LMHW和GTAW三種焊接方法對SAF2507超級雙相不銹鋼進行了焊接,并且表明由于焊接過程大量的熱輸入以及快速的冷卻速度,使得所得焊接接頭在熱影響區都存在Cr2N相析出,為了消除Cr2N相,本文采用固溶處理的方式進行熱處理,其固溶溫度為1050℃,保溫時間為1小時。經固溶處理后,LBW焊縫和LMHW焊縫下半部分并未出現σ相,但LMHW焊縫上半部分和GTAW焊接接頭中出現了大量的σ相。

     

     SAF2507超級雙相不銹鋼常用于富含氯離子的酸性環境以及高溫高壓的容器管道上,因此,本文采用動點位掃描極化曲線的方式,對三種焊接接頭以及其固溶處理后相應的焊接接頭進行耐蝕性能的測量表征,試驗用腐蝕液為3.5%氯化鈉溶液,掃描區間為-0.5~1.2V,掃描速率為0.333mV/s。試驗采用標準的三電極系統,參比電極為飽和甘汞電極(SCE),輔助電極為鉑電極,工作電極為焊接接頭。于此同時,SAF2507超級雙相不銹鋼在實際生產應用中會利用與相對高溫的場所,因此本文利用恒溫水浴箱模擬高溫環境,使腐蝕液升溫到60℃,并保持恒定,對比室溫與60℃下三種不同焊接接頭的耐點蝕性能。對母材取樣,測試其陽極循環極化曲線,如圖所示。雙相不銹鋼在含鹵素離子的溶液中,利用動電位掃描技術測試材料的耐點蝕性能,當陽極電位朝正方向掃描到達鈍化區某一電位時,鈍化膜在鹵素離子和溫度的作用下,局部鈍化膜溶解破損,鈍化膜的溶解速度快于其修復速度時,點蝕能夠穩定發生。

     

     SAF2507超級雙相不銹鋼焊接接頭動電位掃描,母材及三種焊接接頭的動點位掃描極化曲線如圖所示。三種焊接接頭的極化曲線都出現明顯的鈍化區,說明SAF2507超級雙相不銹鋼經過LBW、LMHW以及GTAW三種焊接方法焊接后,仍然具有較強的耐點蝕性能。利用Cview擬合軟件對試驗數據進行擬合,得到四個試樣自腐蝕電位、自腐蝕電流密度以及腐蝕速率,結果如表所示,其中母材的自腐蝕電位最高,約為-0.123V,GTAW接頭的自腐蝕電位約為-0.176V,LMHW焊接接頭的自腐蝕電位約為-0.217V,LBW焊接接頭的自腐蝕電位最低,約為-0.256V。自腐蝕電位表征的是試樣腐蝕的難易程度,自腐蝕電位越高,試樣越難以發生點蝕,反之,自腐蝕電位越低越容易發生點蝕。對比四個試樣的自腐蝕電流密度,母材的自腐蝕電流密度最小,約為9.118E-8A/cm2,GTAW接頭的自腐蝕電流密度約為1.240E-7A/cm2,LMHW接頭的自腐蝕電流密度約為1.856E-7A/cm 2,LBW接頭的自腐蝕電流密度最大,約為2.408E-7A/cm2。自腐蝕電流密度象征著腐蝕的程度,自腐蝕電流密度越大,腐蝕的程度就越深。綜合自腐蝕電位和腐蝕電流密度,擬合四個試樣的腐蝕速率,試驗結果表明,母材最難以被腐蝕,腐蝕速率約為0.00106mm/a,而LBW接頭最容易被腐蝕,腐蝕速率約為0.00282mm/a。經過焊接后。由于大量的焊接熱輸入,原本平衡的雙相組織遭到破環,熔池冷卻過程中,過快的冷卻速度導致過多的鐵素體保留在焊縫及熱影響區中,沒有轉變為奧氏體組織,一般來說,奧氏體組織的耐蝕高于鐵素體組織,而SAF2507超級雙相不銹鋼的耐蝕性能取決于薄弱相的耐蝕性能,所以鐵素體組織的含量對腐蝕性能的影響較大,鐵素體含量較高的試樣更容易發生點蝕,所以LBW、LMHW和GTAW三種焊接接頭的腐蝕速率呈現依次升高的趨勢。但是母材及GTAW接頭的雙相比例接近,都近似1:1,然而母材的腐蝕速率要比GTAW接頭略低,更難以被腐蝕。第三章節已經提到,在大量焊接熱輸入以及焊接熱循環的作用下,三種焊接接頭在熱影響區都生成了Cr2N,盡管含量很少,但是Cr2N的存在對于接頭的耐蝕性能有很大的影響,它會在周圍形成一個貧Cr的區域,而Cr是增強組織耐蝕性的重要元素,貧Cr區域將成為點蝕率先萌發的區域,盡管母材和GTAW接頭的雙相組織比例接近,母材的耐點蝕性能還是優于GTAW接頭。

     
     

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