焊接工艺对316J1L不锈钢焊缝耐海水腐蚀性能的影响

发布时间：2020-02-09 16:24

【摘要】：通过提高焊接速度,减小焊接电流等手段改进316J1L的焊接工艺,提高了焊缝的耐海水腐蚀性能。利用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射技术对原失效焊件及改进工艺焊件三区的微观组织形貌、元素分布、物相组成等进行测定,测量2种工艺下焊件三区的动电位极化曲线,并对电化学特性进行了比较分析。结果表明:改进工艺后焊件三区平均晶粒度较大,元素分布更加均匀,腐蚀电流密度更小,腐蚀电位更高,腐蚀速率显著降低。
【图文】：

金相照片,焊件,金相照片,焊缝区

图２焊件不同区域的金相照片图３焊缝区域线扫描结果表３焊缝不同区域的晶粒度等级和平均尺寸区域晶粒度等级计算得出的平均晶粒尺寸／μｍ失效焊缝区改进工艺焊缝区失效焊缝区改进工艺焊缝区母材区１０．０１０．０１０．１８４１１０．１８４１热影响区７．５～８．５８．０～９．０２０．０６３５１６．６８０４焊缝区９．０９．５１４．９２９８１１．９８１１和Ｙ．Ｃ．Ｌｅｅ等［１６］的研究结果一致。结合图２，这种晶粒度略微增大，使晶界数量增加有限。因此，晶间腐蚀的变化不大，，对焊缝整体耐蚀性能影响较小［１７］。此外，改进工艺焊缝各区晶粒度差异相对较小，晶内能量差异也相应较小，因而在一定程度上抑制了由晶粒度引起的腐蚀微电池的形成，从而减缓了腐蚀进程。２．２扫描电镜实验通过ＳＥＭ扫描，得到了原失效焊缝及改进工艺焊缝区域的元素分布，如图３所示。由图３（ａ）可知，原失效焊缝区融合线附近Ｃｒ、Ｆｅ质量分数明显减少；由图３（ｂ）可知，改进工艺焊缝三区元素分布较为均匀。对比图３２７第４期杨远航等．焊接工艺对３１６Ｊ１Ｌ不锈钢焊缝耐海水腐蚀性能的影响

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图５焊缝不同区域的极化曲线表４极化曲线的拟合结果区域ｂａ／（ｍＶ·ｄｅｃ－１）ｂｃ／（ｍＶ·ｄｅｃ－１）自腐蚀电位／ｍＶ电流密度／（ｍＡ·ｃｍ－２）腐蚀速率／（ｍｍ·ａ－１）失效焊缝改进工艺焊缝失效焊缝改进工艺焊缝失效焊缝改进工艺焊缝失效焊缝改进新工艺焊缝失效焊缝改进工艺焊缝母材区５８５３０５３０４２８２－１３８－１４５１．１８５×１０－２０．７２×１０－２０．１３９０．０８５热影响区４５４４８０１８７３９０－２３９－１６８６．６５×１０－２１．７６×１０－２０．７８０．２０８焊缝区５２５５６３２７２２９６－１９６－１５４２．７３×１０－２１．１３×１０－２０．３２０．１３３由表４可知，改进工艺焊件三区的自腐蚀电位除了母材区相近外，热影响区及焊缝区的自腐蚀电位都远高于失效焊件，因而改进工艺焊件较难发生腐蚀。改进工艺焊件三区的自腐蚀电位差异相对较小，而在电解质溶液中，腐蚀微电池的驱动力主要来源于电位差。因此，改进工艺焊件的腐蚀微电池的驱动力远弱于失效焊件。此外，改进工艺焊缝区的电流密度只有失效焊缝的一半甚至更低，而改进工艺热影响区的电流密度为失效焊缝的３倍以上。通过计算发现：２种工艺下不同区域的腐蚀速率也有上述规律，可见改进工艺焊件的整体腐蚀行为远弱于失效焊件。３结论（１）工艺改进后的焊缝区晶粒度较大，由滑移引起的位错等缺陷较少；晶粒大小比较均匀，有利于抑制腐蚀微电池的形成。（２）改进工艺焊缝区有益元素质量分数远多于失效焊缝，且分布相对均匀，有效抑制了局部微电池的产生。

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