不锈钢焊接接头耐腐蚀性能研究

摘要

本文针对奥氏体不锈钢(304)和铁素体不锈钢(409L、410S、430)焊接接头在不同浓度的H2SO4、HC1、NaOH和6％FeCl3溶液中的耐电化学腐蚀性能和耐晶间腐蚀性能进行了研究，结合其成分梯度、组织梯度和电化学梯度，对焊接接头三个区域(母材区(BM)、热影响区(HAZ)和焊缝金属区(WM))的耐腐蚀性能的差异进行了分析并找出其薄弱环节；同时对四种焊接接头在相应的浸泡腐蚀、盐雾腐蚀和膏剂腐蚀中的耐腐蚀性能进行了对比分析。为不锈钢焊接制品在腐蚀环境下的使用提供实验数据和指导，为预防和减缓不锈钢焊接接头的腐蚀提供理论依据。
　　 通过采用电子探针对焊接接头中Cr和Ni的含量进行线扫描检测和观察其三个区域的金相组织，研究了经手工钨极氩弧焊(TIG)焊接的不锈钢热轧板焊接接头的成分梯度和组织梯度，并对TIG焊的焊接方法和焊接特点作了对比分析。所测各钢种焊接接头三个区域的Cr和Ni含量呈梯级分布，焊缝金属区比母材区和热影响区的要高。焊接接头三个区域的显微组织：焊缝金属区组织由奥氏体+树枝状δ铁素体构成；由于焊接接头金相试样取样长度有限，母材区组织在焊接过程中不同程度的受到焊接热输入的影响，晶粒与原热轧板材相比，等轴化比较明显、组织相对均匀一些，晶粒尺寸有所长大；热影响区组织由于焊接过程中大量的热输入，该区晶粒除了奥氏体焊接接头(304)之外，其余各钢种都发生了严重的粗化。
　　 采用电化学方法研究了四种不锈钢焊接接头的三个区域在室温下不同腐蚀介质中的电化学腐蚀行为和特征。测得其在10％H2S04、60％H2S04、80％H2S04、1％HC1、3％HC1、10％HC1、10％NaOH、20％NaOH、30％NaOH和6％FeCl3溶液中的阳极极化曲线，通过对焊接接头三个区域的自腐蚀电位、自腐蚀电流、致钝电位、致钝电流、维钝电流和过钝化电位进行测量和对比分析来评定其耐蚀能力。通过分析焊缝金属区、热影响区和母材区在不同腐蚀溶液中的电化学特征值，可知焊缝金属区的抗电化学腐蚀能力好子母材区，母材区的抗电化学腐蚀能力好于热影响区。在H2S04溶液中，其腐蚀严重的大小顺序为：10％H2S04＞60％H2S04＞80％H2S04。在HC1溶液中，其腐蚀严重的大小顺序为：10％HC1＞3％HCl＞1％HC1。在NaOH溶液中，由于各焊接接头的腐蚀非常轻微，且同时存在失重与增重的情况，因此无法对其做简单的评价。对于这四种不锈钢焊接接头在不同腐蚀介质中的腐蚀严重的大小顺序为：HCl＞FeCl3＞H2S04＞NaOH。
　　 通过在室温下对四种不锈钢焊接接头在不同浓度的H2S04、HC1、NaOH和6％FeCl3溶液中进行浸泡腐蚀试验，计算其腐蚀速率和观察其腐蚀形貌并与其在相应腐蚀介质溶液中的电化学腐蚀结果做对比，发现其浸泡腐蚀试验的结果与电化学腐蚀试验基本保持一致。采用盐雾腐蚀和膏剂腐蚀对四种不锈钢焊接接头进行腐蚀试验，两种腐蚀方法的试验结果与电化学腐蚀试验结果基本保持一致。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的目的、来源及意义

1.2 不锈钢的焊接性和焊接特点

1.3 国内外不锈钢焊接接头研究现状

1.4 课题研究内容、技术路线和拟解决的关键性问题

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

1.4.3 拟解决的关键性问题

1.5 本章小结

第二章 试验材料与试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

2.2.1 不锈钢焊接接头的电化学腐蚀试验

2.2.2 不锈钢焊接接头的晶间腐蚀电化学试验

2.2.3 不锈钢焊接接头的浸泡腐蚀性试验

2.2.4 不锈钢焊接接头的晶间腐蚀浸泡试验

2.2.5 不锈钢焊接接头的盐雾和膏剂腐蚀试验

2.3 仪器分析、表征方法

2.3.1 金相分析

2.3.2 SEM表征

2.3.3 EPMA表征

2.4 本章小结

第三章 不锈钢焊接接头的浸泡腐蚀行为和特征

3.1 不锈钢焊接接头金相组织分析

3.2 不锈钢焊接接头在不同浓度的H2SO4溶液中的浸泡腐蚀

3.3 不锈钢焊接接头在不同浓度的HC1溶液中的浸泡腐蚀

3.4 不锈钢焊接接头在不同浓度的NaOH溶液中的浸泡腐蚀

3.5 不锈钢焊接接头在6%FeCl3溶液中的浸泡腐蚀

3.6 不锈钢焊接接头的晶间腐蚀浸泡腐蚀

3.7 本章小结

第四章 不锈钢焊接接头的电化学腐蚀行为和特征

4.1 不锈钢焊接接头三区域Cr和Ni成分梯度的分析

4.2 不锈钢焊接接头在不同浓度的H2SO4溶液中的阳极极化曲线特征

4.3 不锈钢焊接接头在不同浓度的HC1溶液中的阳极极化曲线特征

4.4 不锈钢焊接接头在不同浓度的NaOH溶液中的阳极极化曲线特征

4.5 不锈钢焊接接头在6%FeCl3溶液中的阳极极化曲线特征

4.6 不锈钢焊接接头的晶间腐蚀阳极极化曲线特征

4.7 本章小结

第五章 不锈钢焊接接头的盐雾和膏剂腐蚀行为和特征

5.1 不锈钢焊接接头的中性盐雾腐蚀

5.2 不锈钢焊接接头的醋酸盐雾腐蚀

5.3 不锈钢焊接接头的铜加速盐雾腐蚀

5.4 不锈钢焊接接头的膏剂腐蚀

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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