444超純鐵素體不銹鋼A-TIG焊接頭腐蝕性能的研究

范 宇 洪 昌 霍玉雙

（山東建筑大學 材料科學與工程學院，濟南 250101）

444不銹鋼是一種中鉻超純鐵素體不銹鋼，導熱系數大，線膨脹系數小，具有優良的耐點蝕、耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕等性能，在工業生產和日常生活中應用日益廣泛[1-2]。A-TIG（活性鎢極惰性氣體保護焊）焊是一種高效的TIG焊方法，已廣泛應用于碳鋼、低合金鋼、鈦合金、不銹鋼等材料的焊接。研究A-TIG焊接頭的耐蝕性能，尤其是鐵素體不銹鋼A-TIG焊接頭的耐蝕性能具有非常重要的生產應用價值[3-4]。

1 試驗材料及方法

試驗用444不銹鋼板尺寸為150mm×50mm×1.7mm，所選單組元活性劑分別為Cr2O3、B2O3、TiO2和SiO2。試驗前用砂紙對試件表面進行打磨，并用無水乙醇進行清洗。將所選活性劑用丙酮調成糊狀后均勻涂到工件表面，涂覆厚度為0.1～0.3mm，自然風干后進行焊接。采用單面焊雙面成型工藝。焊接電流如表1所示，焊接電壓為12V，焊接速度3mm/s，保護氣體為Ar氣（純度99.9%），氣體流量12L/min。規定未涂覆活性劑的常規TIG焊接頭為1#試樣，涂覆Cr2O3、B2O3、TiO2和SiO2的試樣依次為2#、3#、4#、5#。

表1 焊接電流

2 試驗結果及分析

2.1 電化學腐蝕

電化學腐蝕溶液為3.5%NaCl溶液，各接頭試樣電化學試驗測試結果如表2所示。從表2可以看出，5#自腐蝕電位最高，3#、4#次之，1#和2#接頭接近，較易發生腐蝕。從自腐蝕電流上看，除5#外，其余活性劑均使自腐蝕電流增大，3#、4#增大越明顯，自腐蝕電流表征材料的腐蝕的速率。自腐蝕電流越低，材料抗腐蝕能力越強，腐蝕速率越低。由表2可知，5#接頭腐蝕速率最低，腐蝕較難繼續進行。

各接頭試樣電化學極化曲線如圖1所示。由圖1可知，活性劑接頭的電化學腐蝕性能產生明顯影響。與常規TIG接頭相比，3#和4#焊接接頭耐蝕性有所下降，5#接頭耐蝕性有較大提高，2#接頭耐蝕性變化較小。一方面，部分活性劑在焊接電弧高溫下蒸發分解，抑制熔池中有益元素的蒸發分解，使接頭耐蝕性提高；另一方面，活性劑的存在使熔池液態金屬流動方向及效率改變，使合金元素重新分布，造成焊縫組織及晶粒大小的變化，而晶粒尺寸過大或過小耐蝕性都會下降，并且部分活性劑或活性劑分解產物進入熔池，也會對接頭耐蝕性造成影響[5]。

圖1 在3.5% NaCl溶液中各接頭極化曲線

2.2 浸泡腐蝕

制作腐蝕試樣，將試樣浸泡于6%FeCl3溶液中，每隔一段時間進行宏觀觀察并在超聲波清洗后稱重，試驗在室溫下進行。試驗結果如表3所示。由表3可知，試樣在試驗條件下失重都在0.4g以下，說明各接頭具有較強的耐蝕性，但2#和5#接頭的質量損失更小，平均腐蝕率更低，具有更好的耐腐蝕效果，其中以5#耐蝕性最好。3#和4#接頭平均腐蝕率變大，質量損失更多，耐蝕性降低。

表2 電化學試驗結果

表3 各接頭失重及腐蝕速率

3 結論

與常規TIG焊相比，涂覆SiO2的A-TIG焊接頭在3.5%NaCl溶液中耐電化學腐蝕性能更好，而涂覆B2O3、TiO2、Cr2O3的接頭耐電化學腐蝕能力下降。涂覆SiO2的接頭室溫下具有更好的耐FeCl3浸泡點蝕的能力，涂覆TiO2、B2O3的接頭腐蝕率較高，耐蝕性較差。

[1]單亞廷.Ti、Nb微合金化超純17wt.%Cr鐵素體不銹鋼凝固組織和焊接性能研究[D].北京：中國科學院研究生院，2010：7.

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