在(zai)(zai)價格(ge)低(di)廉(lian)的(de)低(di)碳鋼(gang)上堆焊(han)(han)(han)耐(nai)蝕合(he)金(jin)，大多采用(yong)帶(dai)極埋(mai)弧(hu)堆焊(han)(han)(han)的(de)方法實施。20世紀70年代(dai)國(guo)外發(fa)明了(le)用(yong)帶(dai)極電渣(zha)(zha)堆焊(han)(han)(han)技(ji)術，具有熔敷率(lv)高(gao)、稀釋率(lv)低(di)、焊(han)(han)(han)縫(feng)成形好等(deng)優點(dian)，近年來在(zai)(zai)工業發(fa)達的(de)國(guo)家(jia)得到廣(guang)泛的(de)應用(yong)。采用(yong)帶(dai)極電渣(zha)(zha)堆焊(han)(han)(han)（ESW）和帶(dai)極埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)（SAW）兩種不同的(de)方法在(zai)(zai)Q235母材上熔敷不銹鋼(gang)層，對堆焊(han)(han)(han)金(jin)屬的(de)電化學腐蝕及晶(jing)間(jian)腐蝕性能進(jin)行了(le)比(bi)較(jiao)。
一、試驗設備和材料(liao)
試驗設備采(cai)用MZ-1000電源和FD11-200T平焊小(xiao)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(ti)不(bu)銹鋼焊帶。堆焊試板和不銹鋼焊(han)帶(dai)的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐蝕(shi)試驗
1. 帶極堆(dui)焊層金(jin)屬的制備與工(gong)藝
堆(dui)焊參數(shu)是(shi)：焊接電(dian)流338～380A，初始電(dian)壓26～30V，焊接速度4～8m／h，在(zai)Q235母材上分(fen)別進行帶極電(dian)渣堆(dui)焊和帶極埋弧堆(dui)焊。利用 Bruker Elmental 直讀光譜儀對堆(dui)焊層(ceng)金屬進行成分(fen)分(fen)析，結果見表5-68。
注：SAW為帶極(ji)電(dian)弧堆(dui)焊(han)，ESW為帶極(ji)電(dian)渣堆(dui)焊(han)。
2. 電(dian)化學腐蝕試驗
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. 晶間腐蝕(shi)試驗
晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)試樣的制備方法與(yu)電化學腐(fu)蝕(shi)試樣相同。試驗(yan)按國(guo)家標準GB／T 4334-2008《金屬(shu)和合金的腐(fu)蝕(shi) 不(bu)銹(xiu)鋼晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)方法》進行，晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)狀況采用XJG-05大型金相顯微鏡觀(guan)察。
三、試驗結果(guo)
1. 電化學(xue)腐蝕試(shi)驗結果
腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)特性值(zhi)見(jian)表5-69。從表中可知，3種堆(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)自(zi)腐(fu)蝕(shi)(shi)電位約(yue)為-433mV，母(mu)材的(de)自(zi)腐(fu)蝕(shi)(shi)電位為-480mV；兩種帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)自(zi)腐(fu)蝕(shi)(shi)電流接近于0.17mA，遠小于帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)0.44mA和母(mu)材的(de)1.12mA；以此判斷，帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)耐蝕(shi)(shi)性比帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)和母(mu)材好。
從表(biao)5-69也(ye)可知，在(zai)5％HCI溶(rong)液中(zhong)，堆(dui)焊層(ceng)金屬的自腐蝕(shi)電(dian)位約(yue)為-440mV，高于母材-492mV；其(qi)自腐蝕(shi)電(dian)流(liu)接近(jin)于0.48mA，遠(yuan)低于母材1.22mA。因此，在(zai)5％HCI溶(rong)液中(zhong)，堆(dui)焊層(ceng)金屬的抗腐蝕(shi)能(neng)力大致相(xiang)同(tong)。
2. 晶間腐蝕試驗(yan)結果與分析(xi)
堆焊金(jin)屬在10％草酸溶液中浸蝕(shi)(shi)后的金(jin)相(xiang)組織形貌上可以看(kan)出：當焊接(jie)速度(du)越(yue)小(xiao)時，帶極電(dian)渣堆焊層金(jin)屬金(jin)相(xiang)晶(jing)粒(li)越(yue)粗大(da)，被(bei)網狀分布的腐蝕(shi)(shi)溝包(bao)圍(wei)(wei)的晶(jing)粒(li)越(yue)多(duo)，部分晶(jing)粒(li)被(bei)腐蝕(shi)(shi)溝包(bao)圍(wei)(wei)的晶(jing)內有凹(ao)坑；相(xiang)反，隨著焊接(jie)速度(du)的加(jia)快，晶(jing)粒(li)變得細小(xiao)，被(bei)網狀分布的腐蝕(shi)(shi)溝包(bao)圍(wei)(wei)的晶(jing)粒(li)越(yue)少。
造成堆(dui)焊(han)(han)金(jin)屬層金(jin)屬晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)不同的(de)(de)(de)原因(yin)是采用帶(dai)(dai)(dai)極(ji)埋(mai)弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)技術，熔化焊(han)(han)材(cai)和母(mu)(mu)材(cai)所(suo)需要的(de)(de)(de)熱量是由中(zhong)(zhong)心軸溫度(du)可達上(shang)萬度(du)的(de)(de)(de)電弧(hu)產生，得到的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)金(jin)屬碳含量高(gao)，鉻(ge)含量低(di)(di)，從而(er)造成帶(dai)(dai)(dai)極(ji)埋(mai)弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬抗晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能下降。在帶(dai)(dai)(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)工藝(yi)中(zhong)(zhong)，熔化焊(han)(han)材(cai)和母(mu)(mu)材(cai)所(suo)需要的(de)(de)(de)熱量由溫度(du)為(wei)2300℃左右的(de)(de)(de)熔融態渣池(chi)供(gong)給(gei)，形成的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒較(jiao)細小(xiao)，因(yin)此(ci)單位(wei)體積(ji)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界面積(ji)小(xiao)，導致晶(jing)(jing)界形成貧鉻(ge)區(qu)的(de)(de)(de)傾向變小(xiao)；另一方面，帶(dai)(dai)(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬的(de)(de)(de)碳含量低(di)(di)，鉻(ge)含量高(gao)，這種“低(di)(di)碳高(gao)鉻(ge)”減少了鉻(ge)的(de)(de)(de)碳化物在晶(jing)(jing)界的(de)(de)(de)析出，從而(er)保證(zheng)了帶(dai)(dai)(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)層具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)抗晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(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。
