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1、第10卷第5期腐蚀科学与防护技术Vol.10No.51998年9月CORROSIONSCIENCEANDPROTECTIONTECHNOLOGYSep.1998焊接氧化皮对奥氏体不锈钢孔蚀性能的影响梁成浩金子智(大连理工大学化工学院大连116012)(日本金属工业株式会社)摘要采用电化学测试技术,在NaCl介质中焊接氧化皮对3种奥氏体不锈钢的耐孔蚀性能进行了探讨.结果表明,有焊接氧化皮部位较比母材更易产生孔蚀,去除氧化皮则改善耐蚀性能.有焊接氧化皮的不锈钢耐孔蚀性能依NK1<316<304次序变劣.通过表面SIMS分析,发现焊接氧化皮合金表面贫乏铬,从而导
2、致耐孔蚀性能下降.有焊接氧化皮NK1不锈钢耐孔蚀性能之所以优于304不锈钢,是由于表面膜中富集铜元素,并参与了成膜过程,改善了表面电化学行为,增强了表面膜抵抗侵蚀性离子破坏的能力.关键词奥氏体不锈钢焊接氧化皮孔蚀学科分类号TG174.2奥氏体不锈钢具有优异的耐蚀性,广泛用于石油化工、天然气、工业和日常生活用水装置和管线上.不锈钢因焊接而使接头附近经受局部加热、冷却热循环,尤其热影响区生成一层呈褐色或紫色的薄氧化皮.不锈钢焊接氧化皮虽然在熔敷金属也发生,但目前工程中多采用高耐蚀性能的焊缝金属,所以焊接氧化皮部位孔蚀性能劣化,主要集中在热影响区.关于不锈钢熔敷金
3、属和热影响区组织对孔蚀性能的影响,焊接氧化皮生成、焊缝酸洗及钝化方面研究较[1,2,3]多,而焊接氧化皮对孔蚀性能的影响研究却较少.不锈钢焊接氧化皮在氯化物介质中耐孔蚀和缝隙等局部腐蚀性能如何,目前尚未见报道.而该性能直接关系到不锈钢焊接区的性能.本文对焊接氧化皮的3种奥氏体不锈钢在氯化物介质中的孔蚀行为进行了探讨,并对氧化皮表面进行了SIMS分析,考察了氧化皮组成对孔蚀性能的影响及机理.1实验方法实验用3种奥氏体不锈钢,其化学成分见表1.试样机加工成30mm×30mm×30mm,经#水砂纸打磨至600,清洗,丙酮擦拭,干燥后采用钨极气体保护电弧焊(TIG)
4、方法焊接.焊接-3条件为,工作电流为50A,速度3.3×10m/s.本实验中距融合线10mm处视为焊接热影响区.焊接氧化皮采用化学酸洗方法,在10%HNO3+5%HF溶液中进行去除.同时,将未焊试样-作为母材进行比较实验.实验介质为200mg/LCl溶液,温度控制为(80±1)℃.孔蚀电位(Eb)采用动电位法进行测定,电极电位扫描速度为20mV/min,辅助电极为铂电极,参比电极为饱和氯化钾甘汞电极(SCE).并通过二次离子质谱仪(SIMS)分析了不锈钢表面膜.国家教委基金和金属腐蚀与防护国家重点实验室资助项目收到初稿:1997-08-22,收到修改稿:1
5、997-10-24280腐蚀科学与防护技术10卷Table1Chemicalcompositionsoftestedmaterials(wt%)CSiMnPSNiCrMoCuN3040.0570.591.050.0270.0078.0918.140.150.230.0623160.0550.601.080.0320.00710.1017.022.150.270.035NK10.0211.460.510.0240.0069.8717.490.902.920.0262结果与讨论-在80℃的200mg/LCl溶液中3种焊接氧化皮的不锈钢和去除氧化皮试样的阳极极化曲
6、线示于图1.焊接氧化皮试样在-100mV附近出现了阳极极化电流密度峰值,而去除氧化皮试样则没有产生,这说明该峰值电流密度是由于氧化皮溶解而引起的.出现峰值之后电流徐徐下降,并随着阳极极化,电流再次转为增大.第二次电流密度增大是因氧化皮部位产生孔蚀,导致基体被侵蚀.因此,本实验中,对氧化皮试2样阳极电流密度第二次达到100A/cmFig.1AnodicpolarizationcurvesofHAZwithweld-时的电位视为孔蚀电位.阳极极化后的scaleandweld-picklespecimenin200mg/LClsolutionat80℃304不锈
7、钢焊接氧化皮试样的断面金相显(a)HAZwithscale,(b)scale-pickle微观察照片示于图2.发现焊接热影响区晶粒粗化,并产生了典型的蚀坑.所测的3种不锈钢焊接接Table2EffectofTIGweldedjointsonpittingpotentialEb头的孔蚀电位结果列于表2.-ofstainlesssteelsin200mg/LClsolutionat80℃(mV)由表可看出,对同一种不锈钢,焊接氧化皮试样EMaterialWeldscaleWeld-pickleBasemetalb值最负,显然焊接氧化皮使孔蚀敏感性加304-401
8、25150剧;而去除氧化皮试样的Eb值316-201
