在價格低(di)廉(lian)的(de)低(di)碳鋼上堆(dui)焊(han)(han)耐(nai)蝕(shi)合金，大(da)多(duo)采用(yong)(yong)帶(dai)極(ji)埋弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)的(de)方法(fa)實施。20世紀70年代國外發(fa)明了(le)用(yong)(yong)帶(dai)極(ji)電(dian)渣堆(dui)焊(han)(han)技(ji)術，具有熔敷率高、稀釋率低(di)、焊(han)(han)縫成形好等優點，近年來(lai)在工業發(fa)達的(de)國家得到廣泛的(de)應用(yong)(yong)。采用(yong)(yong)帶(dai)極(ji)電(dian)渣堆(dui)焊(han)(han)（ESW）和帶(dai)極(ji)埋弧(hu)焊(han)(han)（SAW）兩種不同的(de)方法(fa)在Q235母材(cai)上熔敷不銹(xiu)鋼層，對堆(dui)焊(han)(han)金屬(shu)的(de)電(dian)化(hua)學腐(fu)蝕(shi)及晶間腐(fu)蝕(shi)性能進行了(le)比較。
一、試驗設(she)備和材料
試驗設(she)備采(cai)用(yong)MZ-1000電源(yuan)和FD11-200T平焊(han)小車配帶極(ji)堆焊(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(shi)體不銹(xiu)鋼焊帶。堆焊試板和不(bu)銹(xiu)鋼焊帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐(fu)蝕試驗
1. 帶(dai)極堆(dui)焊層(ceng)金屬的制備與工藝
堆(dui)焊(han)參(can)數(shu)是：焊(han)接(jie)電流338～380A，初始電壓26～30V，焊(han)接(jie)速(su)度4～8m／h，在Q235母材上分(fen)(fen)別進行帶極(ji)(ji)電渣堆(dui)焊(han)和(he)帶極(ji)(ji)埋弧堆(dui)焊(han)。利用 Bruker Elmental 直讀光譜(pu)儀對(dui)堆(dui)焊(han)層金屬進行成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析，結果見表(biao)5-68。
注：SAW為帶(dai)極(ji)電(dian)弧堆焊，ESW為帶(dai)極(ji)電(dian)渣堆焊。
2. 電化(hua)學腐蝕試(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(jing)間腐蝕試(shi)驗
晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕試(shi)樣的制備方法與電(dian)化學腐蝕試(shi)樣相同。試(shi)驗(yan)按國家(jia)標準GB／T 4334-2008《金屬和合金的腐蝕 不(bu)銹鋼晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕試(shi)驗(yan)方法》進行，晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕狀況采用XJG-05大型金相顯微鏡觀察。
三、試驗結(jie)果
1. 電化學腐(fu)蝕試(shi)驗結果
腐蝕(shi)性能特性值見表5-69。從表中可知，3種堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)的金(jin)(jin)屬(shu)的自(zi)腐蝕(shi)電(dian)位約為-433mV，母材(cai)的自(zi)腐蝕(shi)電(dian)位為-480mV；兩(liang)種帶極電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)的自(zi)腐蝕(shi)電(dian)流接近于0.17mA，遠小(xiao)于帶極埋弧堆(dui)(dui)焊(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)0.44mA和母材(cai)的1.12mA；以此判斷，帶極電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)的耐(nai)蝕(shi)性比(bi)帶極埋弧堆(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)和母材(cai)好(hao)。
從表5-69也(ye)可知，在5％HCI溶(rong)液(ye)中，堆(dui)焊層金屬的自腐蝕電位約為(wei)-440mV，高于母(mu)材(cai)-492mV；其自腐蝕電流接近于0.48mA，遠低于母(mu)材(cai)1.22mA。因此(ci)，在5％HCI溶(rong)液(ye)中，堆(dui)焊層金屬的抗腐蝕能力大致相同(tong)。
2. 晶間腐(fu)蝕試驗結果與分析
堆焊(han)金(jin)(jin)屬(shu)在10％草酸(suan)溶液中(zhong)浸蝕(shi)后的(de)(de)金(jin)(jin)相組織(zhi)形貌上可以(yi)看(kan)出：當焊(han)接速度越小時(shi)，帶極電(dian)渣堆焊(han)層金(jin)(jin)屬(shu)金(jin)(jin)相晶(jing)(jing)(jing)粒越粗大，被(bei)網狀分布的(de)(de)腐蝕(shi)溝(gou)(gou)(gou)包圍(wei)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒越多，部分晶(jing)(jing)(jing)粒被(bei)腐蝕(shi)溝(gou)(gou)(gou)包圍(wei)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)內(nei)有(you)凹坑(keng)；相反，隨(sui)著焊(han)接速度的(de)(de)加快，晶(jing)(jing)(jing)粒變得細小，被(bei)網狀分布的(de)(de)腐蝕(shi)溝(gou)(gou)(gou)包圍(wei)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒越少。
造成堆(dui)焊金(jin)(jin)屬層(ceng)金(jin)(jin)屬晶(jing)間腐(fu)蝕程度(du)(du)不同的(de)(de)(de)原因是采用(yong)帶(dai)極(ji)埋弧(hu)(hu)堆(dui)焊技術，熔(rong)化焊材(cai)(cai)和母(mu)材(cai)(cai)所需要的(de)(de)(de)熱量(liang)是由中心軸溫度(du)(du)可達上(shang)萬(wan)度(du)(du)的(de)(de)(de)電弧(hu)(hu)產生，得到的(de)(de)(de)堆(dui)焊金(jin)(jin)屬碳(tan)含量(liang)高(gao)，鉻(ge)(ge)含量(liang)低(di)，從而造成帶(dai)極(ji)埋弧(hu)(hu)堆(dui)焊層(ceng)金(jin)(jin)屬抗(kang)晶(jing)間腐(fu)蝕性能下(xia)降(jiang)。在(zai)帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊工藝中，熔(rong)化焊材(cai)(cai)和母(mu)材(cai)(cai)所需要的(de)(de)(de)熱量(liang)由溫度(du)(du)為2300℃左右的(de)(de)(de)熔(rong)融態渣池(chi)供給(gei)，形成的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)較細(xi)小，因此單位體積(ji)的(de)(de)(de)晶(jing)界面積(ji)小，導致晶(jing)界形成貧鉻(ge)(ge)區的(de)(de)(de)傾向變小；另(ling)一方面，帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊層(ceng)金(jin)(jin)屬的(de)(de)(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)(de)(de)碳(tan)化物在(zai)晶(jing)界的(de)(de)(de)析出，從而保證了(le)帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊層(ceng)具有(you)良好的(de)(de)(de)抗(kang)晶(jing)間腐(fu)蝕性能。
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。
