AF1410钢电子束焊接件在模拟海洋环境中的腐蚀行为

采用中性盐雾试验模拟海洋环境,研究了 AF1410钢电子束焊接接头不同位置、不同暴露时间的腐蚀电化学阻抗谱特征,并结合电子束焊接接头组织结构分析评价了焊缝熔合区及母材的耐腐蚀性能及电化学行为。开路电位及阻抗谱研究表明,焊缝熔合区的粗大回火马氏体和析出碳化物易构成腐蚀电池,比基材腐蚀反应阻力小,易引起电化学腐蚀。建立了不同腐蚀阶段的阻抗谱等效电路,并对其进行了拟合。     

AF1410钢电子束焊接接头的腐蚀电化学行为

采用光学显微镜对AF1410电子束焊接接头的组织结构进行了分析,并采用中性盐雾腐蚀失重和电化学测试方法研究了焊缝熔合区和基体耐腐蚀性能及电化学行为.结果表明:电子束焊接后的焊缝位置为粗大回火马氏体和析出碳化物;基体的腐蚀失重较焊缝熔合区低.电化学测试表明,焊缝熔合区的开路电位低于基体,腐蚀电流高于基材,阻抗值也较低,易腐蚀,这是回火马氏体与析出的碳化物间存在电位差而导致的电化学反应,使材料在腐蚀介质中腐蚀失效.     

16Mn钢摩擦螺柱焊接头的微观组织与局部腐蚀

为了研究16Mn钢水下摩擦螺柱焊接头的微观组织及微区电化学腐蚀行为,采用扫描振动参比电极技术(SVET)和局部电化学阻抗谱(LEIS)对摩擦螺柱焊接头处不同区域的腐蚀电流密度及电化学阻抗进行了测试分析;采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察了焊接接头腐蚀前后的金相组织和微观形貌;采用X射线应力测定仪测定了焊件不同区域的残余应力.结果表明:16Mn钢摩擦螺柱焊接件在焊缝区晶粒最为细小,组织最为致密;另外,焊件上的残余应力均呈现为压应力,且在焊缝处的压应力最小(-96MPa);SVET和LEIS试验结果表明,焊缝处的腐蚀电流密度最小,约为0.3μA/cm~2,局部阻抗值最大,约为169kΩ.这说明在焊件接头各区域中,焊缝处的耐腐蚀性最好,原因可能是焊缝区的微观组织比较致密,并且残余应力较小.     

X70管线钢焊接接头组织及其海水腐蚀规律

对X70管线钢现场实际焊接工艺下的焊接接头,采用显微镜、电化学方法及失重法等方法和手段对母材、焊缝、热影响区进行了显微组织分析和在海水中的极化曲线、腐蚀速率的测试,研究焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀性能。研究表明,X70管线钢焊接接头各区域组织不均匀,实验室模拟海水环境下的电化学行为、腐蚀速率存在明显差异;在海水腐蚀过程中腐蚀电位和腐蚀速率会发生变化,热影响区（HAZ）与母材及焊缝形成电偶腐蚀,接头腐蚀以点蚀为主。     

304 L不锈钢焊缝在混凝土模拟孔隙液中的点蚀行为

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线等电化学方法研究了以308 L为焊丝的304 L不锈钢焊接接头在不同氯离子含量的混凝土模拟孔隙液中腐蚀行为和电化学规律。随Cl-增加,304 L不锈钢焊接接头的三个区域(母材、焊缝和热影响区)在混凝土模拟孔隙液中的自腐蚀电位、点蚀电位及电荷转移电阻降低,钝化膜中载流子密度和焊接接头的点蚀坑数量增加。在同浓度的腐蚀溶液中,308 L的焊缝区域耐蚀性最佳,热影响区次之,304 L基体表现出低的电荷转移电阻和高的掺杂浓度使得母材的耐蚀性最差。     

6N01-7N01铝合金T型焊接接头的微观组织与性能的研究

6N01和7N01铝合金是高铁列车车体上大量使用的2种重要的轻量化结构材料.本文利用EBSD、光学显微镜、维氏硬度测试和加速腐蚀实验研究了典型6N01-7N01铝合金T型焊接接头的微观组织、硬度分布和腐蚀特性.结果表明:焊缝、熔合区和热影响区的晶粒组织特征存在显著差异.焊缝组织为等轴晶,熔合区组织为等轴晶和柱状晶.靠近焊缝处的6N01合金存在部分晶粒异常长大现象,而7N01合金仅发生了回复和部分再结晶.6N01合金一侧的热影响区会出现硬度比焊缝更低的硬度谷,即软化区,这是由析出相受焊接热的影响发生明显的粗化导致的.经腐蚀实验后,焊缝的硬度显著降低,焊缝和热影响区为焊接接头腐蚀最严重的区域.     

Q235管线钢焊接接头微区电化学行为

研究了燃气旧管道Q235管线钢焊接接头各个微观区域在土壤模拟溶液中的电化学行为.测量了各个微区的极化曲线,测定了相关的电化学参数.结果表明,各区域的Ecorr由低至高和icorr由大至小的顺序依次为:熔合线,不完全正火区,过热区,正火区,回火区,母材,焊缝区.同一个焊接接头的七个不同热经历区域暴露于同一电解质时,也将构成一个多电极体系.其中,熔合线和不完全正火区将成为复杂多电极体系形成的原电池中的阳极,最可能遭受到优先的腐蚀溶解;焊缝区和母材区则是原电池中的阴极,腐蚀敏感性低且在一定程度上受到阴极保护.     

双相不锈钢与微合金钢异金属焊接接头的组织及性能

采用ER2209焊丝对双相不锈钢SAF2205与微合金管线钢X65进行熔化极气体保护焊接,获得了具有良好力学性能的异种钢焊接接头.焊接接头不同区域显微组织观察和成分分析表明,微合金钢与不锈钢焊缝间存在异金属熔合区和第二类边界线,熔合区存在Ni、Cr的浓度梯度分布,且硬度高于两侧的焊缝和母材.通过宏观拉伸、缺口拉伸和低温冲击实验测试了焊接接头的力学性能,并获得了接头不同部位在1mol.L-1NaCl溶液中的极化曲线.拉伸试样断裂发生于强度相对较低的微合金钢母材.焊缝金属的缺口拉伸强度和冲击韧性均略低于双相不锈钢母材,但腐蚀电位略高于母材.微合金钢热影响区与母材力学性能相当,腐蚀电位略高于母材.     

A710高强耐候钢焊接接头耐蚀性分析

通过干、湿交替周期浸润试验和浸泡试验,结合腐蚀形貌观察和电化学测试,对A710高强耐候钢母材和焊接接头在模拟海洋大气环境(3.5%NaCl溶液)中的耐蚀性能差异进行了研究。结果表明,A710钢焊接接头不同区域的显微组织存在明显差异,即母材主要为铁素体,热影响区主要由铁素体和贝氏体组成,还有大量M-A岛,焊缝区则主要为贝氏体及少量针状铁素体,这种组织的不均匀性使得A710钢的焊接接头区域在3.5%NaCl溶液中形成了众多微电偶腐蚀电池,而多个微电偶腐蚀电池耦合会导致焊接接头发生宏观电偶腐蚀,焊缝和热影响区为阳极,母材为阴极;电偶腐蚀的存在则导致A710钢焊接接头在模拟海洋大气环境中的平均腐蚀速率高于母材。     

Ti60合金板材电子束焊接接头组织性能研究

研究了Ti60合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能.研究表明,焊接接头熔合区中的显微组织由针状α''相、α相和β相组成,热影响区的显微组织为β相转变组织、针状α''相及部分未溶解的等轴初生α相组成的混合组织.焊接接头硬度呈不均匀分布,焊缝熔合区的硬度最高,热影响区次之,母材区最低.焊接接头的室温和高温拉伸均断裂于母材区,焊接接头处拉伸强度等同于接头处母材区的强度.焊接接头的持久断裂均发生于焊缝区域,接头的持久寿命均>100 h.     

3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO_2腐蚀行为

采用高温、高压反应釜和电化学技术对3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究.结果表明,3Cr低合金管线钢在高温、高压CO2腐蚀环境中表面生成致密的富Cr腐蚀产物膜,这是其抗CO2腐蚀性能优于X65钢的主要原因.3Cr低合金管线钢焊接接头中母材、热影响区和焊缝的腐蚀产物膜特征相似,结构致密,均存在Cr元素的富集.与X65钢相比,3Cr低合金管线钢的自腐蚀电位较正,自腐蚀电流密度较低.在CO2腐蚀介质中,3Cr低合金管线钢焊接接头的母材区域作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极受到保护.     

316L不锈钢焊缝腐蚀行为的电化学研究

 316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性能、加工性能和高抗氧化性能而被广泛应用于核电、石油、化工等领域.316L不锈钢的应用大多需要焊接成型,但焊接过程中化学成分,组织形态和相关性能的改变,使316L不锈钢的耐蚀性能降低,在焊缝接头处以及焊缝部位优先发生腐蚀,严重影响了不锈钢的使用寿命和安全性.本文采用交流阻抗法和阳极极化常规电化学方法,结合课题组自主研发的扫描微电极技术研究316L不锈钢焊缝区的腐蚀行为,探讨钨极氩弧焊和CO₂保护焊两种不同焊接方法对316L不锈钢抗腐蚀能力的影响以及氯离子浓度对焊接样品抗腐蚀能力的影响.结果表明,经过腐蚀电化学方法检测后,焊接样品的耐腐蚀性能较基材样品均发生明显降低,具体表现为氩弧焊焊接样品和CO₂保护焊焊接样品在阳极极化曲线的开裂电位E_b,腐蚀电位E_corr均较基材样品负,钝化区ΔE较基材样品变窄.交流阻抗谱测试得出氩弧焊焊接样品与CO₂保护焊焊接样品的电荷转移电阻R_ct均较基材样品小.同时,通过不同实验分析均表明,在NaCl溶液和FeCl₃溶液中,氩弧焊焊接样品的耐蚀性能较CO₂保护焊焊接样品好.实验结果还表明,随着氯离子浓度的升高,两种焊接样品的耐蚀性能均降低.     

X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂

采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸(SSRT)试验和扫描电镜观察研究了X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的应力腐蚀行为.电化学实验结果显示,X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征.SSRT试验结果表明,随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显变小,X80管线钢及焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性增加,应力腐蚀断口呈现穿晶准解理特征.施加相同外加电位时,焊接接头较母材的应力腐蚀敏感性增加,其断裂位置全部落在焊缝或HAZ处.     

X80管线钢焊接接头重构及其在NACE溶液中的腐蚀行为

借助模块化的阵列电极制备技术对X80管线钢焊接接头进行模拟重构,并采用经典电化学测试技术与微电极阵列测试技术研究X80钢模拟焊接接头在CO_2饱和的NACE溶液中的腐蚀行为。结果表明,孤立的母材区开路电位最正,热影响区次之,焊缝金属的开路电位最负;腐蚀电流密度表现为焊缝母材热影响区;在NACE溶液的浸泡过程中,焊缝区始终作为腐蚀电偶对的的主阳极,腐蚀加速;热影响区始终作为主阴极,腐蚀减缓,母材微电极随着与焊缝区距离不同,其电流极性不一、交替出现。在本文实验条件下,焊缝区是X80钢模拟焊接接头的薄弱环节。     

316L不锈钢焊缝腐蚀行为的电化学研究

316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性能、加工性能和高抗氧化性能而被广泛应用于核电、石油、化工等领域。316L不锈钢的应用大多需要焊接成型,但焊接过程中化学成分,组织形态和相关性能的改变,使316L不锈钢的耐蚀性能降低,在焊缝接头处以及焊缝部位优先发生腐蚀,严重影响了不锈钢的使用寿命和安全性。本文采用交流阻抗法和阳极极化常规电化学方法,结合课题组自主研发的扫描微电极技术研究316L不锈钢焊缝区的腐蚀行为,探讨钨极氩弧焊和CO2保护焊两种不同焊接方法对316L不锈钢抗腐蚀能力的影响以及氯离子浓度对焊接样品抗腐蚀能力的影响。结果表明,经过腐蚀电化学方法检测后,焊接样品的耐腐蚀性能较基材样品均发生明显降低,具体表现为氩弧焊焊接样品和CO2保护焊焊接样品在阳极极化曲线的开裂电位Eb,腐蚀电位Ecorr均较基材样品负,钝化区△E较基材样品变窄。交流阻抗谱测试得出氩弧焊焊接样品与CO2保护焊焊接样品的电荷转移电阻Rct均较基材样品小。同时,通过不同实验分析均表明,在NaCl溶液和FeCl3溶液中,氩弧焊焊接样品的耐蚀性能较CO2保护焊焊接样品好。实验结果还表明,随着氯离子浓度的升高,两种焊接样品的耐蚀性能均降低。     

X70异种钢焊接接头的电偶腐蚀行为

利用SEM和光学显微镜对X70异种钢焊接接头进行显微组织观察,并在模拟土壤溶液中测量各区极化曲线以及焊缝和X70钢以不同面积比偶合时的电偶腐蚀电流.结果表明,该接头熔合区很窄,无类马氏体存在,焊缝为细小树枝晶,Nb和Mo元素严重偏析于枝晶间,在实验溶液中该区呈钝化状态,具有优异的耐蚀性.热影响区粗晶区主要为粗大贝氏铁素体和分布不均匀的长条状M-A组元,而X70母材为细小贝氏体组织,二者腐蚀行为无明显差别,阳极极化电位超过150mV时前者的极化率略高于后者.在焊缝与X70的电偶腐蚀中,阴极反应受氧扩散控制,随阴/阳极面积比增大,X70腐蚀电流密度急剧增加,具有近似"汇集原理"的腐蚀特点,偶合时焊缝阴极极化电位很高,受到完全保护.     

M42/X32异种金属CO2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO2激光器对双金属带锯条齿部用高速钢钢丝M42及背部用高强度钢带X32进行焊接,通过金相显微镜,扫面电镜(SEM),显微硬度仪,电子探针(EPMA)等手段研究了焊后高速钢M42与高强度钢X32焊接接头组织演变规律,焊接接头合金元素分布,以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明：随着焊接速度的增大,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减少,且靠近M42侧熔合边界区的等轴晶更细小;各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高,且靠近M42侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为2 754 W,焊接速度为14 m/min时,焊接接头的性能优良,抗弯强度值达到112 MPa,达到了双金属带锯条的焊接性要求.     

2219铝合金焊缝组织及其对力学性能的影响

针对厚度为4 mm的2219-T87铝合金进行惰性气体钨极保护焊(Tungsten inert gas arcwelding,TIGAW)试验研究,分析焊缝的组织结构及力学性能。拉伸试验结果显示,接头试样平均屈服强度为母材的49.3%,平均抗拉强度为母材的67.8%,断后伸长率为母材的18.5%。测试了焊接试样各区域的显微硬度,测试结果表明焊缝区域硬度高于其他部位,其中熔合线和热影响区之间的显微硬度最低,同时焊接试样的整体区域硬度均比母材低。对焊接试样进行腐蚀试验,发现接头焊缝区抗腐蚀能力明显强于母材。要提高2219铝合金焊接性能,需改进焊接工艺,减少熔合区以及热影响区的粗大晶粒的形成,解决CuAl2相的偏析等问题。     

硬质合金YG8与D6A异种金属CO_2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO_2激光器对双金属带锯条齿部用硬质合金YG8及背部用超高强度钢D6A进行焊接,通过金相显微镜,扫描电镜(SEM),显微硬度仪,电子显微探针(EPMA)等手段研究了焊后硬质合金YG8与超高强度钢D6A焊接接头组织演变规律,焊接接头合金元素分布,以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明,随着焊接速度增大,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减少,且靠近YG8侧熔合区的等轴晶更细小;各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高,且靠近YG8侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为3 960 W,焊接速度为9m/min时,焊接接头的性能优良,抗弯强度值达到349 MPa,达到双金属带锯条的焊接性能要求.     

2219铝合金VPTIG焊接头的低温断裂韧性

采用裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)试验研究了高强2219铝合金变极性钨极氩弧焊(variable polarity tungsten inert gas welding,VPTIG)接头各部位的低温断裂韧性,利用扫描电镜对各部位的CTOD试验断口特征进行分析,并结合金相组织进一步阐明组织与断裂韧性的关联.研究结果表明,2219铝合金VPTIG焊接头各部位表现出不同的低温断裂韧性,熔合线最低,热影响区高于焊缝,但均低于母材.扫描电镜断口观察结果表明,母材、焊缝及热影响区的断裂机制为剪切断裂,熔合线的断裂机制为准解理断裂.金相组织分析较好地解释了焊接接头不同部位断裂韧性的差异.