在(zai)價格低(di)(di)廉的低(di)(di)碳鋼(gang)上堆(dui)(dui)焊(han)耐(nai)蝕合金，大(da)多采(cai)(cai)用(yong)(yong)帶極埋弧堆(dui)(dui)焊(han)的方法實施。20世紀(ji)70年代國(guo)(guo)外(wai)發明了用(yong)(yong)帶極電(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)技術，具有熔(rong)敷率高、稀釋率低(di)(di)、焊(han)縫(feng)成(cheng)形好等優(you)點，近年來在(zai)工業發達的國(guo)(guo)家得到廣泛的應用(yong)(yong)。采(cai)(cai)用(yong)(yong)帶極電(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)（ESW）和(he)帶極埋弧焊(han)（SAW）兩種不(bu)同的方法在(zai)Q235母材(cai)上熔(rong)敷不(bu)銹鋼(gang)層，對堆(dui)(dui)焊(han)金屬(shu)的電(dian)(dian)化學腐(fu)蝕及晶(jing)間腐(fu)蝕性能進行了比較。
一、試(shi)驗設備和材料(liao)
試驗設備(bei)采用MZ-1000電源和(he)FD11-200T平(ping)焊小車配帶極堆焊機頭。
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(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊帶。堆焊試板和不銹鋼焊(han)帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工(gong)藝及(ji)腐蝕試驗
1. 帶極堆焊層金屬的制備與工(gong)藝
堆(dui)(dui)(dui)焊參數是：焊接(jie)電(dian)流338～380A，初始電(dian)壓26～30V，焊接(jie)速度(du)4～8m／h，在Q235母材(cai)上分(fen)(fen)別進(jin)行帶極電(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊和帶極埋弧堆(dui)(dui)(dui)焊。利用(yong) Bruker Elmental 直讀(du)光(guang)譜儀對堆(dui)(dui)(dui)焊層金屬(shu)進(jin)行成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi)，結果(guo)見表5-68。
注(zhu)：SAW為帶極電(dian)弧(hu)堆焊，ESW為帶極電(dian)渣堆焊。
2. 電(dian)化學(xue)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. 晶間腐(fu)蝕試驗
晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕試樣的制備方法與電(dian)化學腐(fu)(fu)蝕試樣相同。試驗按國(guo)家(jia)標(biao)準GB／T 4334-2008《金屬和合金的腐(fu)(fu)蝕 不(bu)銹鋼晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕試驗方法》進(jin)行，晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕狀(zhuang)況采用XJG-05大型(xing)金相顯微(wei)鏡觀察。
三、試驗結果
1. 電化學(xue)腐蝕試驗結(jie)果
腐蝕性能特性值見表(biao)5-69。從表(biao)中可知，3種堆焊層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)自(zi)(zi)腐蝕電(dian)(dian)位約(yue)為-433mV，母材的(de)自(zi)(zi)腐蝕電(dian)(dian)位為-480mV；兩種帶(dai)極電(dian)(dian)渣(zha)堆焊層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)自(zi)(zi)腐蝕電(dian)(dian)流接近于0.17mA，遠小于帶(dai)極埋弧堆焊金(jin)屬(shu)(shu)0.44mA和母材的(de)1.12mA；以(yi)此判斷，帶(dai)極電(dian)(dian)渣(zha)堆焊層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)耐蝕性比帶(dai)極埋弧堆焊層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)和母材好。
從表5-69也可知，在5％HCI溶(rong)液(ye)中，堆(dui)焊層(ceng)金屬(shu)的自腐(fu)蝕電(dian)位約為-440mV，高于(yu)母(mu)材(cai)-492mV；其(qi)自腐(fu)蝕電(dian)流(liu)接近于(yu)0.48mA，遠(yuan)低于(yu)母(mu)材(cai)1.22mA。因(yin)此，在5％HCI溶(rong)液(ye)中，堆(dui)焊層(ceng)金屬(shu)的抗腐(fu)蝕能力大致相同。
2. 晶間(jian)腐(fu)蝕試驗結果(guo)與分析
堆焊(han)(han)金(jin)屬在10％草酸溶液中浸蝕(shi)(shi)后的金(jin)相組織形(xing)貌上可以看出：當焊(han)(han)接(jie)速度(du)越小時，帶極電(dian)渣(zha)堆焊(han)(han)層金(jin)屬金(jin)相晶粒越粗大，被(bei)網狀分(fen)布的腐(fu)蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍的晶粒越多，部分(fen)晶粒被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍的晶內(nei)有凹坑；相反，隨著焊(han)(han)接(jie)速度(du)的加快，晶粒變(bian)得細小，被(bei)網狀分(fen)布的腐(fu)蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍的晶粒越少。
造成(cheng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)層金(jin)屬(shu)(shu)晶(jing)間腐蝕程度(du)不(bu)同的(de)(de)(de)原因是采用帶(dai)極(ji)(ji)埋弧(hu)堆(dui)(dui)焊(han)(han)技術，熔(rong)化(hua)(hua)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)和母(mu)材(cai)(cai)(cai)所需要(yao)的(de)(de)(de)熱量(liang)(liang)是由中心(xin)軸(zhou)溫度(du)可達(da)上(shang)萬度(du)的(de)(de)(de)電(dian)弧(hu)產生，得到(dao)的(de)(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)碳含(han)量(liang)(liang)高，鉻含(han)量(liang)(liang)低，從而造成(cheng)帶(dai)極(ji)(ji)埋弧(hu)堆(dui)(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬(shu)(shu)抗晶(jing)間腐蝕性能下降。在帶(dai)極(ji)(ji)電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)工藝中，熔(rong)化(hua)(hua)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)和母(mu)材(cai)(cai)(cai)所需要(yao)的(de)(de)(de)熱量(liang)(liang)由溫度(du)為(wei)2300℃左右的(de)(de)(de)熔(rong)融態渣池供給，形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)晶(jing)粒較(jiao)細小(xiao)，因此單位體積的(de)(de)(de)晶(jing)界面(mian)積小(xiao)，導致晶(jing)界形(xing)成(cheng)貧(pin)鉻區的(de)(de)(de)傾向變小(xiao)；另(ling)一方面(mian)，帶(dai)極(ji)(ji)電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)碳含(han)量(liang)(liang)低，鉻含(han)量(liang)(liang)高，這種(zhong)“低碳高鉻”減少了(le)(le)鉻的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物在晶(jing)界的(de)(de)(de)析出，從而保證了(le)(le)帶(dai)極(ji)(ji)電(dian)渣堆(dui)(dui)焊(han)(han)層具有良(liang)好的(de)(de)(de)抗晶(jing)間腐蝕性能。
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。
