在價格低(di)廉的低(di)碳鋼上堆(dui)焊耐蝕(shi)合金，大(da)多(duo)采用(yong)帶極(ji)埋弧堆(dui)焊的方法(fa)實施。20世紀70年代國外發(fa)(fa)明了(le)用(yong)帶極(ji)電(dian)渣堆(dui)焊技術，具有熔(rong)敷率(lv)高、稀釋率(lv)低(di)、焊縫成形好等優點，近年來在工業發(fa)(fa)達的國家得到(dao)廣泛的應用(yong)。采用(yong)帶極(ji)電(dian)渣堆(dui)焊（ESW）和帶極(ji)埋弧焊（SAW）兩種不同的方法(fa)在Q235母材上熔(rong)敷不銹鋼層，對堆(dui)焊金屬的電(dian)化學腐蝕(shi)及晶間腐蝕(shi)性(xing)能進行了(le)比較。
一、試(shi)驗設備和材料
試驗設備采用(yong)MZ-1000電源和FD11-200T平焊小車配(pei)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的奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊帶。堆焊試板和不銹鋼焊帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐蝕試驗(yan)
1. 帶極堆焊層金(jin)屬的制備與(yu)工藝
堆(dui)焊(han)(han)(han)參數是：焊(han)(han)(han)接電流338～380A，初始(shi)電壓26～30V，焊(han)(han)(han)接速(su)度4～8m／h，在(zai)Q235母(mu)材上分(fen)別(bie)進(jin)行(xing)(xing)帶(dai)極電渣堆(dui)焊(han)(han)(han)和(he)帶(dai)極埋弧堆(dui)焊(han)(han)(han)。利用 Bruker Elmental 直讀光譜(pu)儀對堆(dui)焊(han)(han)(han)層金(jin)屬進(jin)行(xing)(xing)成分(fen)分(fen)析，結果見表5-68。
注：SAW為帶(dai)(dai)極電弧堆焊，ESW為帶(dai)(dai)極電渣堆焊。
2. 電化學腐蝕試(shi)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. 晶間腐蝕(shi)試驗
晶(jing)間腐(fu)蝕試樣的制備方法與(yu)電(dian)化學腐(fu)蝕試樣相同。試驗(yan)按(an)國家標準GB／T 4334-2008《金屬和合金的腐(fu)蝕 不銹(xiu)鋼(gang)晶(jing)間腐(fu)蝕試驗(yan)方法》進(jin)行，晶(jing)間腐(fu)蝕狀況采用XJG-05大型金相顯微鏡觀察。
三、試(shi)驗結果
1. 電(dian)化學腐蝕試驗結果(guo)
腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能特性(xing)值見表(biao)5-69。從(cong)表(biao)中可知(zhi)，3種堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)自腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位約(yue)為-433mV，母(mu)材(cai)的(de)自腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位為-480mV；兩種帶極電(dian)渣堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)自腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)流(liu)接近于(yu)0.17mA，遠小于(yu)帶極埋弧(hu)堆焊(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)0.44mA和母(mu)材(cai)的(de)1.12mA；以此判斷，帶極電(dian)渣堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)耐蝕(shi)性(xing)比(bi)帶極埋弧(hu)堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)和母(mu)材(cai)好。
從(cong)表5-69也(ye)可(ke)知(zhi)，在5％HCI溶液中(zhong)，堆(dui)(dui)焊層金屬的(de)自(zi)腐蝕電(dian)位約為-440mV，高于母材-492mV；其自(zi)腐蝕電(dian)流接(jie)近(jin)于0.48mA，遠(yuan)低于母材1.22mA。因此，在5％HCI溶液中(zhong)，堆(dui)(dui)焊層金屬的(de)抗腐蝕能力(li)大致相同(tong)。
2. 晶間腐蝕試驗結果與(yu)分析
堆焊(han)(han)金屬在10％草(cao)酸溶(rong)液中浸蝕(shi)后(hou)的(de)(de)(de)(de)金相組織形(xing)貌上可以(yi)看出：當焊(han)(han)接速度越小時(shi)，帶極電(dian)渣(zha)堆焊(han)(han)層(ceng)金屬金相晶粒(li)越粗(cu)大，被(bei)網(wang)狀分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)溝包(bao)圍的(de)(de)(de)(de)晶粒(li)越多，部分(fen)晶粒(li)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)溝包(bao)圍的(de)(de)(de)(de)晶內有凹(ao)坑；相反，隨著焊(han)(han)接速度的(de)(de)(de)(de)加快，晶粒(li)變(bian)得細小，被(bei)網(wang)狀分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)溝包(bao)圍的(de)(de)(de)(de)晶粒(li)越少。
造成(cheng)堆(dui)焊(han)(han)金(jin)屬層金(jin)屬晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕程(cheng)度(du)(du)不同的(de)(de)(de)原因是采用帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)技術，熔化(hua)(hua)焊(han)(han)材和母(mu)(mu)材所需要的(de)(de)(de)熱量是由中(zhong)心軸溫度(du)(du)可達(da)上萬度(du)(du)的(de)(de)(de)電弧產生，得(de)到的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)金(jin)屬碳含(han)(han)量高(gao)，鉻含(han)(han)量低(di)，從而造成(cheng)帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬抗晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕性(xing)能下降。在(zai)帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)工藝中(zhong)，熔化(hua)(hua)焊(han)(han)材和母(mu)(mu)材所需要的(de)(de)(de)熱量由溫度(du)(du)為2300℃左右(you)的(de)(de)(de)熔融(rong)態(tai)渣池供給，形成(cheng)的(de)(de)(de)晶(jing)粒較細小，因此單位體積(ji)(ji)的(de)(de)(de)晶(jing)界面(mian)積(ji)(ji)小，導致晶(jing)界形成(cheng)貧鉻區的(de)(de)(de)傾向變小；另一方面(mian)，帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬的(de)(de)(de)碳含(han)(han)量低(di)，鉻含(han)(han)量高(gao)，這(zhe)種“低(di)碳高(gao)鉻”減少了(le)鉻的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物在(zai)晶(jing)界的(de)(de)(de)析(xi)出，從而保證了(le)帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)層具有良好(hao)的(de)(de)(de)抗晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕性(xing)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。
