在價格低廉的(de)低碳鋼上堆焊(han)耐蝕(shi)(shi)合金(jin)，大多采用(yong)帶(dai)極(ji)埋(mai)弧(hu)堆焊(han)的(de)方法實施(shi)。20世(shi)紀70年代國外發明了用(yong)帶(dai)極(ji)電(dian)渣堆焊(han)技術(shu)，具有(you)熔敷率(lv)高、稀釋率(lv)低、焊(han)縫成形好等(deng)優點(dian)，近年來在工業發達(da)的(de)國家(jia)得到(dao)廣泛的(de)應用(yong)。采用(yong)帶(dai)極(ji)電(dian)渣堆焊(han)（ESW）和帶(dai)極(ji)埋(mai)弧(hu)焊(han)（SAW）兩種不同的(de)方法在Q235母(mu)材上熔敷不銹鋼層，對(dui)堆焊(han)金(jin)屬的(de)電(dian)化學腐蝕(shi)(shi)及晶間腐蝕(shi)(shi)性能(neng)進行了比(bi)較。
一、試驗設備(bei)和材(cai)料
試驗設(she)備采用(yong)MZ-1000電源和FD11-200T平焊小車配帶極(ji)堆焊機頭。
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。堆焊試板和不銹鋼焊帶(dai)的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐蝕試驗
1. 帶極堆焊層金屬的制備與工藝
堆(dui)焊(han)參數是(shi)：焊(han)接(jie)電(dian)流338～380A，初始電(dian)壓(ya)26～30V，焊(han)接(jie)速度(du)4～8m／h，在Q235母(mu)材上分(fen)別進行帶極電(dian)渣堆(dui)焊(han)和帶極埋弧堆(dui)焊(han)。利用 Bruker Elmental 直(zhi)讀光譜儀對堆(dui)焊(han)層金屬(shu)進行成分(fen)分(fen)析(xi)，結(jie)果(guo)見表5-68。
注：SAW為帶(dai)極(ji)電(dian)弧(hu)堆(dui)焊(han)，ESW為帶(dai)極(ji)電(dian)渣(zha)堆(dui)焊(han)。
2. 電化學腐(fu)蝕試驗(yan)
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)
晶間腐蝕(shi)(shi)試樣(yang)的(de)制備方(fang)法(fa)與電(dian)化學(xue)腐蝕(shi)(shi)試樣(yang)相(xiang)同。試驗(yan)按國(guo)家標(biao)準(zhun)GB／T 4334-2008《金屬和合金的(de)腐蝕(shi)(shi) 不銹(xiu)鋼(gang)晶間腐蝕(shi)(shi)試驗(yan)方(fang)法(fa)》進行，晶間腐蝕(shi)(shi)狀況采用XJG-05大型金相(xiang)顯微鏡觀(guan)察(cha)。
三、試驗結果
1. 電化學腐蝕試(shi)驗結果
腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)特性(xing)(xing)值見(jian)表5-69。從表中可知，3種堆(dui)(dui)焊層(ceng)金屬的(de)金屬的(de)自腐(fu)(fu)蝕電位約(yue)為-433mV，母(mu)材的(de)自腐(fu)(fu)蝕電位為-480mV；兩種帶(dai)(dai)極(ji)(ji)電渣堆(dui)(dui)焊層(ceng)金屬的(de)自腐(fu)(fu)蝕電流(liu)接近(jin)于(yu)0.17mA，遠小于(yu)帶(dai)(dai)極(ji)(ji)埋弧堆(dui)(dui)焊金屬0.44mA和(he)母(mu)材的(de)1.12mA；以(yi)此(ci)判斷，帶(dai)(dai)極(ji)(ji)電渣堆(dui)(dui)焊層(ceng)金屬的(de)耐蝕性(xing)(xing)比(bi)帶(dai)(dai)極(ji)(ji)埋弧堆(dui)(dui)焊層(ceng)金屬和(he)母(mu)材好。
從表5-69也可知，在5％HCI溶(rong)液中，堆(dui)焊(han)層金屬(shu)的(de)自(zi)腐(fu)蝕(shi)電位約(yue)為-440mV，高于母(mu)材-492mV；其自(zi)腐(fu)蝕(shi)電流接近于0.48mA，遠低于母(mu)材1.22mA。因(yin)此，在5％HCI溶(rong)液中，堆(dui)焊(han)層金屬(shu)的(de)抗腐(fu)蝕(shi)能(neng)力大致相(xiang)同(tong)。
2. 晶間(jian)腐蝕(shi)試驗結果與分析
堆(dui)焊(han)金(jin)屬(shu)在(zai)10％草酸(suan)溶液中(zhong)浸蝕(shi)后的(de)金(jin)相(xiang)組(zu)織形貌上可(ke)以看(kan)出：當焊(han)接(jie)速度越(yue)小(xiao)時，帶極電渣堆(dui)焊(han)層金(jin)屬(shu)金(jin)相(xiang)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)越(yue)粗大(da)，被(bei)網狀分布的(de)腐蝕(shi)溝(gou)包圍(wei)的(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)越(yue)多，部分晶(jing)(jing)(jing)粒(li)被(bei)腐蝕(shi)溝(gou)包圍(wei)的(de)晶(jing)(jing)(jing)內有凹坑；相(xiang)反，隨著(zhu)焊(han)接(jie)速度的(de)加快，晶(jing)(jing)(jing)粒(li)變得細小(xiao)，被(bei)網狀分布的(de)腐蝕(shi)溝(gou)包圍(wei)的(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)越(yue)少。
造(zao)成(cheng)堆(dui)(dui)焊(han)金屬(shu)(shu)層金屬(shu)(shu)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕程度不同(tong)的(de)(de)(de)(de)原因是采用帶(dai)極埋(mai)弧(hu)堆(dui)(dui)焊(han)技(ji)術，熔(rong)化(hua)焊(han)材(cai)和母(mu)材(cai)所需(xu)要的(de)(de)(de)(de)熱量是由中心軸溫度可達上萬度的(de)(de)(de)(de)電(dian)弧(hu)產生(sheng)，得(de)到的(de)(de)(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)金屬(shu)(shu)碳含量高(gao)，鉻(ge)含量低(di)，從而造(zao)成(cheng)帶(dai)極埋(mai)弧(hu)堆(dui)(dui)焊(han)層金屬(shu)(shu)抗晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕性能下降。在帶(dai)極電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)工藝中，熔(rong)化(hua)焊(han)材(cai)和母(mu)材(cai)所需(xu)要的(de)(de)(de)(de)熱量由溫度為2300℃左右的(de)(de)(de)(de)熔(rong)融態渣池供給，形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)較細(xi)小(xiao)，因此(ci)單位體積的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)面積小(xiao)，導致晶(jing)(jing)(jing)界(jie)形成(cheng)貧鉻(ge)區的(de)(de)(de)(de)傾向變小(xiao)；另一方面，帶(dai)極電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)層金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)碳含量低(di)，鉻(ge)含量高(gao)，這種“低(di)碳高(gao)鉻(ge)”減少了鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物在晶(jing)(jing)(jing)界(jie)的(de)(de)(de)(de)析出，從而保證了帶(dai)極電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)層具有良(liang)好的(de)(de)(de)(de)抗晶(jing)(jing)(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。
