在價格低(di)廉的(de)(de)低(di)碳(tan)鋼上堆(dui)(dui)(dui)焊耐蝕合金(jin)，大多采用帶極埋弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)焊的(de)(de)方(fang)法實施(shi)。20世紀70年(nian)代(dai)國外發明了用帶極電(dian)(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊技(ji)術，具有(you)熔敷率高、稀釋率低(di)、焊縫成形好等優點(dian)，近年(nian)來在工業發達的(de)(de)國家得到(dao)廣泛的(de)(de)應用。采用帶極電(dian)(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊（ESW）和帶極埋弧(hu)焊（SAW）兩種(zhong)不同的(de)(de)方(fang)法在Q235母材上熔敷不銹鋼層，對(dui)堆(dui)(dui)(dui)焊金(jin)屬的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化學腐蝕及晶(jing)間腐蝕性能進(jin)行了比(bi)較。
一、試(shi)驗設備和材(cai)料
試驗設備采用MZ-1000電源和FD11-200T平焊(han)小車配帶極堆(dui)焊(han)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。堆焊試板和不銹鋼焊帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝(yi)及腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)
1. 帶極堆焊層金屬的制(zhi)備與工(gong)藝
堆(dui)焊(han)(han)參數是：焊(han)(han)接電(dian)流338～380A，初(chu)始電(dian)壓26～30V，焊(han)(han)接速(su)度4～8m／h，在Q235母(mu)材上分(fen)別進(jin)行帶極(ji)電(dian)渣堆(dui)焊(han)(han)和(he)帶極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)。利用 Bruker Elmental 直讀(du)光譜儀對堆(dui)焊(han)(han)層金屬進(jin)行成分(fen)分(fen)析，結(jie)果(guo)見表5-68。
注：SAW為(wei)帶極電弧堆焊，ESW為(wei)帶極電渣堆焊。
2. 電化學(xue)腐蝕試(shi)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. 晶間(jian)腐蝕試驗(yan)
晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)試樣的制備方法與電化學腐(fu)蝕(shi)試樣相(xiang)(xiang)同。試驗按國家標準(zhun)GB／T 4334-2008《金屬和合金的腐(fu)蝕(shi) 不銹鋼晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)試驗方法》進行，晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)狀況采用XJG-05大型(xing)金相(xiang)(xiang)顯微(wei)鏡觀察。
三、試驗結果
1. 電(dian)化(hua)學腐蝕(shi)試驗結果(guo)
腐蝕(shi)(shi)性能特(te)性值見表5-69。從表中可知，3種堆焊(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬的(de)金(jin)(jin)屬的(de)自(zi)腐蝕(shi)(shi)電位約為-433mV，母(mu)材(cai)的(de)自(zi)腐蝕(shi)(shi)電位為-480mV；兩(liang)種帶極電渣堆焊(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬的(de)自(zi)腐蝕(shi)(shi)電流接(jie)近于0.17mA，遠(yuan)小于帶極埋(mai)弧堆焊(han)金(jin)(jin)屬0.44mA和母(mu)材(cai)的(de)1.12mA；以此判斷，帶極電渣堆焊(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性比帶極埋(mai)弧堆焊(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬和母(mu)材(cai)好(hao)。
從(cong)表5-69也可知，在5％HCI溶液(ye)(ye)中，堆焊層金(jin)(jin)屬(shu)的自腐(fu)(fu)蝕電位約為-440mV，高于母(mu)材-492mV；其自腐(fu)(fu)蝕電流接近于0.48mA，遠低于母(mu)材1.22mA。因此，在5％HCI溶液(ye)(ye)中，堆焊層金(jin)(jin)屬(shu)的抗腐(fu)(fu)蝕能力大致(zhi)相同。
2. 晶間腐蝕(shi)試驗結果與分析
堆(dui)焊(han)金(jin)屬(shu)在10％草酸(suan)溶(rong)液中浸蝕(shi)后的金(jin)相(xiang)組織(zhi)形貌(mao)上可以看出：當焊(han)接速(su)度越(yue)小(xiao)時，帶極電渣堆(dui)焊(han)層金(jin)屬(shu)金(jin)相(xiang)晶(jing)粒(li)(li)越(yue)粗大，被網(wang)狀(zhuang)分布(bu)的腐蝕(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的晶(jing)粒(li)(li)越(yue)多，部分晶(jing)粒(li)(li)被腐蝕(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的晶(jing)內有凹坑；相(xiang)反，隨著焊(han)接速(su)度的加快，晶(jing)粒(li)(li)變得(de)細小(xiao)，被網(wang)狀(zhuang)分布(bu)的腐蝕(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的晶(jing)粒(li)(li)越(yue)少。
造成堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)金屬層(ceng)(ceng)金屬晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕程度不同的(de)(de)原因(yin)是采用(yong)帶極埋弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)技(ji)術，熔(rong)化(hua)焊(han)(han)材(cai)和母材(cai)所需(xu)要(yao)的(de)(de)熱量是由(you)中心軸溫度可達上萬度的(de)(de)電弧(hu)產生，得(de)到(dao)的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)金屬碳(tan)(tan)含(han)量高，鉻(ge)(ge)含(han)量低，從而造成帶極埋弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)金屬抗(kang)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕性能(neng)下降(jiang)。在(zai)帶極電渣堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)工藝中，熔(rong)化(hua)焊(han)(han)材(cai)和母材(cai)所需(xu)要(yao)的(de)(de)熱量由(you)溫度為2300℃左右(you)的(de)(de)熔(rong)融態(tai)渣池供給，形(xing)(xing)成的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)較細小(xiao)，因(yin)此單(dan)位體積的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)面積小(xiao)，導致晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)形(xing)(xing)成貧(pin)鉻(ge)(ge)區的(de)(de)傾向變小(xiao)；另一方面，帶極電渣堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)金屬的(de)(de)碳(tan)(tan)含(han)量低，鉻(ge)(ge)含(han)量高，這種“低碳(tan)(tan)高鉻(ge)(ge)”減少了鉻(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)在(zai)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)的(de)(de)析出，從而保證了帶極電渣堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)具(ju)有良好的(de)(de)抗(kang)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕性能(neng)。
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。
