444超纯铁素体不锈钢A-TIG焊接头腐蚀性能的研究

范 宇 洪 昌 霍玉双

（山东建筑大学 材料科学与工程学院，济南 250101）

444不锈钢是一种中铬超纯铁素体不锈钢，导热系数大，线膨胀系数小，具有优良的耐点蚀、耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀等性能，在工业生产和日常生活中应用日益广泛[1-2]。A-TIG（活性钨极惰性气体保护焊）焊是一种高效的TIG焊方法，已广泛应用于碳钢、低合金钢、钛合金、不锈钢等材料的焊接。研究A-TIG焊接头的耐蚀性能，尤其是铁素体不锈钢A-TIG焊接头的耐蚀性能具有非常重要的生产应用价值[3-4]。

1 试验材料及方法

试验用444不锈钢板尺寸为150mm×50mm×1.7mm，所选单组元活性剂分别为Cr2O3、B2O3、TiO2和SiO2。试验前用砂纸对试件表面进行打磨，并用无水乙醇进行清洗。将所选活性剂用丙酮调成糊状后均匀涂到工件表面，涂覆厚度为0.1～0.3mm，自然风干后进行焊接。采用单面焊双面成型工艺。焊接电流如表1所示，焊接电压为12V，焊接速度3mm/s，保护气体为Ar气（纯度99.9%），气体流量12L/min。规定未涂覆活性剂的常规TIG焊接头为1#试样，涂覆Cr2O3、B2O3、TiO2和SiO2的试样依次为2#、3#、4#、5#。

表1 焊接电流

2 试验结果及分析

2.1 电化学腐蚀

电化学腐蚀溶液为3.5%NaCl溶液，各接头试样电化学试验测试结果如表2所示。从表2可以看出，5#自腐蚀电位最高，3#、4#次之，1#和2#接头接近，较易发生腐蚀。从自腐蚀电流上看，除5#外，其余活性剂均使自腐蚀电流增大，3#、4#增大越明显，自腐蚀电流表征材料的腐蚀的速率。自腐蚀电流越低，材料抗腐蚀能力越强，腐蚀速率越低。由表2可知，5#接头腐蚀速率最低，腐蚀较难继续进行。

各接头试样电化学极化曲线如图1所示。由图1可知，活性剂接头的电化学腐蚀性能产生明显影响。与常规TIG接头相比，3#和4#焊接接头耐蚀性有所下降，5#接头耐蚀性有较大提高，2#接头耐蚀性变化较小。一方面，部分活性剂在焊接电弧高温下蒸发分解，抑制熔池中有益元素的蒸发分解，使接头耐蚀性提高；另一方面，活性剂的存在使熔池液态金属流动方向及效率改变，使合金元素重新分布，造成焊缝组织及晶粒大小的变化，而晶粒尺寸过大或过小耐蚀性都会下降，并且部分活性剂或活性剂分解产物进入熔池，也会对接头耐蚀性造成影响[5]。

图1 在3.5% NaCl溶液中各接头极化曲线

2.2 浸泡腐蚀

制作腐蚀试样，将试样浸泡于6%FeCl3溶液中，每隔一段时间进行宏观观察并在超声波清洗后称重，试验在室温下进行。试验结果如表3所示。由表3可知，试样在试验条件下失重都在0.4g以下，说明各接头具有较强的耐蚀性，但2#和5#接头的质量损失更小，平均腐蚀率更低，具有更好的耐腐蚀效果，其中以5#耐蚀性最好。3#和4#接头平均腐蚀率变大，质量损失更多，耐蚀性降低。

表2 电化学试验结果

表3 各接头失重及腐蚀速率

3 结论

与常规TIG焊相比，涂覆SiO2的A-TIG焊接头在3.5%NaCl溶液中耐电化学腐蚀性能更好，而涂覆B2O3、TiO2、Cr2O3的接头耐电化学腐蚀能力下降。涂覆SiO2的接头室温下具有更好的耐FeCl3浸泡点蚀的能力，涂覆TiO2、B2O3的接头腐蚀率较高，耐蚀性较差。

[1]单亚廷.Ti、Nb微合金化超纯17wt.%Cr铁素体不锈钢凝固组织和焊接性能研究[D].北京：中国科学院研究生院，2010：7.

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