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SAF2507超级双相不锈钢焊接接头的耐蚀性能研究
发布者: 发布时间:2020/9/20 阅读:303

 SAF2507超级双相不锈钢优良的耐蚀性能是其大面积运用于工业生产中的一个重要因素。SAF2507超级双相不锈钢经过焊接之后,原本合理的双相组织会发生相变,铁素体与奥氏体双相比例失衡,同时会产生α相、Cr2N等对力学及腐蚀性能有极大伤害的析出相和析出物,点蚀、晶间腐蚀及应力腐蚀等局部腐蚀容易在这些区域萌生。焊接接头的整体耐蚀性能取决于局部区域的耐蚀性能,整个接头中薄弱相的存在就决定了焊接接头整体的耐蚀性能。因此消除有害杂质相,提高薄弱相的耐蚀性对提高接头耐蚀性至关重要。前文采用LBW、LMHW和GTAW三种焊接方法对SAF2507超级双相不锈钢进行了焊接,并且表明由于焊接过程大量的热输入以及快速的冷却速度,使得所得焊接接头在热影响区都存在Cr2N相析出,为了消除Cr2N相,本文采用固溶处理的方式进行热处理,其固溶温度为1050℃,保温时间为1小时。经固溶处理后,LBW焊缝和LMHW焊缝下半部分并未出现σ相,但LMHW焊缝上半部分和GTAW焊接接头中出现了大量的σ相。

 

 SAF2507超级双相不锈钢常用于富含氯离子的酸性环境以及高温高压的容器管道上,因此,本文采用动点位扫描极化曲线的方式,对三种焊接接头以及其固溶处理后相应的焊接接头进行耐蚀性能的测量表征,试验用腐蚀液为3.5%氯化钠溶液,扫描区间为-0.5~1.2V,扫描速率为0.333mV/s。试验采用标准的三电极系统,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),辅助电极为铂电极,工作电极为焊接接头。于此同时,SAF2507超级双相不锈钢在实际生产应用中会利用与相对高温的场所,因此本文利用恒温水浴箱模拟高温环境,使腐蚀液升温到60℃,并保持恒定,对比室温与60℃下三种不同焊接接头的耐点蚀性能。对母材取样,测试其阳极循环极化曲线,如图所示。双相不锈钢在含卤素离子的溶液中,利用动电位扫描技术测试材料的耐点蚀性能,当阳极电位朝正方向扫描到达钝化区某一电位时,钝化膜在卤素离子和温度的作用下,局部钝化膜溶解破损,钝化膜的溶解速度快于其修复速度时,点蚀能够稳定发生。

 

 SAF2507超级双相不锈钢焊接接头动电位扫描,母材及三种焊接接头的动点位扫描极化曲线如图所示。三种焊接接头的极化曲线都出现明显的钝化区,说明SAF2507超级双相不锈钢经过LBW、LMHW以及GTAW三种焊接方法焊接后,仍然具有较强的耐点蚀性能。利用Cview拟合软件对试验数据进行拟合,得到四个试样自腐蚀电位、自腐蚀电流密度以及腐蚀速率,结果如表所示,其中母材的自腐蚀电位最高,约为-0.123V,GTAW接头的自腐蚀电位约为-0.176V,LMHW焊接接头的自腐蚀电位约为-0.217V,LBW焊接接头的自腐蚀电位最低,约为-0.256V。自腐蚀电位表征的是试样腐蚀的难易程度,自腐蚀电位越高,试样越难以发生点蚀,反之,自腐蚀电位越低越容易发生点蚀。对比四个试样的自腐蚀电流密度,母材的自腐蚀电流密度最小,约为9.118E-8A/cm2,GTAW接头的自腐蚀电流密度约为1.240E-7A/cm2,LMHW接头的自腐蚀电流密度约为1.856E-7A/cm 2,LBW接头的自腐蚀电流密度最大,约为2.408E-7A/cm2。自腐蚀电流密度象征着腐蚀的程度,自腐蚀电流密度越大,腐蚀的程度就越深。综合自腐蚀电位和腐蚀电流密度,拟合四个试样的腐蚀速率,试验结果表明,母材最难以被腐蚀,腐蚀速率约为0.00106mm/a,而LBW接头最容易被腐蚀,腐蚀速率约为0.00282mm/a。经过焊接后。由于大量的焊接热输入,原本平衡的双相组织遭到破环,熔池冷却过程中,过快的冷却速度导致过多的铁素体保留在焊缝及热影响区中,没有转变为奥氏体组织,一般来说,奥氏体组织的耐蚀高于铁素体组织,而SAF2507超级双相不锈钢的耐蚀性能取决于薄弱相的耐蚀性能,所以铁素体组织的含量对腐蚀性能的影响较大,铁素体含量较高的试样更容易发生点蚀,所以LBW、LMHW和GTAW三种焊接接头的腐蚀速率呈现依次升高的趋势。但是母材及GTAW接头的双相比例接近,都近似1:1,然而母材的腐蚀速率要比GTAW接头略低,更难以被腐蚀。第三章节已经提到,在大量焊接热输入以及焊接热循环的作用下,三种焊接接头在热影响区都生成了Cr2N,尽管含量很少,但是Cr2N的存在对于接头的耐蚀性能有很大的影响,它会在周围形成一个贫Cr的区域,而Cr是增强组织耐蚀性的重要元素,贫Cr区域将成为点蚀率先萌发的区域,尽管母材和GTAW接头的双相组织比例接近,母材的耐点蚀性能还是优于GTAW接头。

 
 

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