海水中碳钢及低合金钢的焊接接头腐蚀行为的研究

通过电位探头曲线扫描方法及电化学测量技术,探讨了碳钢及低合金钢的焊接接头在海水中耐蚀性能,低合金钢的局部腐蚀倾向比碳钢严重,而耐均匀腐蚀性能则优于碳钢低合金钢的焊接接头选择性腐蚀主要集中于焊缝区,其原因是由于该区出现了铁素体带,加速了局部腐蚀     

冶金因素对低合金钢焊接接头耐蚀性的影响

选择四种低合金钢并采用相应配套焊接材料,制备了焊条电弧焊焊接接头试样,通过室内腐蚀挂片试验和电化学测试,研究了焊接接头的不同区域的腐蚀行为,结合化学成分、夹杂物和微观组织分析,探讨相关冶金因素对接头腐蚀行为的影响.结果表明,对于不同钢的焊接接头而言,各接头母材之间、热影响区之间的腐蚀差异主要与其化学成分有关,但焊缝金属和熔合区之间的腐蚀差异则主要取决于夹杂物和微观组织.而同一焊接接头的不同区域的耐蚀性表现了较大差别,有的以焊缝的耐蚀性较差,有的则以母材的耐蚀性较差,导致不同区域耐蚀性差异的主要因素是化学成分、夹杂物、微观组织等.

Abstract：

The corrosion behaviors of four low-alloy steels welded joints have been studied by indoor exposure tests and electrochemical tests and the composition, inclusions and microstructures of such joints were also researched, For the different joints, the corrosion resistance of the parent-metal and heat-affect-zone is mainly dependent on the compositions of the steels; while the corrosion resistance of the welded bonds and welded metal is mainly dependent on inclusions and microstrures. For three distinct zones of the same welded joint, the corrosion resistance is different from each other. The corrosion resistance of distinct zones for the same welded joint is closely related to the chemical compositions, inclusions and micro-structures of the distinct zones respectively.     

X70管线钢焊接接头慢拉伸应力腐蚀行为

利用金相显微镜观察了X70管线钢焊接接头组织结构,通过慢拉伸试验分析了X70管线钢焊接接头在NACE溶液中应力腐蚀行为,测试了X70管线钢焊接接头在不同H2S浓度下电化学腐蚀电位,讨论了X70管线钢焊接接头自腐蚀电位形成机理。结果表明,X70管线钢焊接接头熔合区中M-A组元所产生的微裂纹是焊接接头应力腐蚀产生裂纹的主要来源,使得其耐腐蚀性能下降;焊接接头在腐蚀初期主要表现为典型的点腐蚀特征,点蚀坑相互连接不断扩展,点蚀坑被生成的腐蚀产物所覆盖;焊接接头自腐蚀电位随着H2S浓度的增加而发生负移,应力腐蚀敏感性增加,在含饱和H2S NACE溶液中具有明显的应力腐蚀倾向。     

焊接工艺参数对奥氏体不锈钢焊接接头腐蚀行为的影响

通过草酸腐蚀和硫酸-硫酸铁腐蚀实验，研究了奥氏体不锈钢焊接接头腐蚀与焊接热输入的关系。结果表明，随着焊接线能量的增加，其焊接接头腐蚀越严重。随着焊接线能量的增大，腐蚀率增大且有加速趋势。     

环境因素对X80钢焊接接头腐蚀电化学行为的影响

通过正交试验法,采用动电位极化技术研究溶解氧、温度、pH值等环境因素对X80管线钢焊接接头在库尔勒土壤环境中的腐蚀电化学特征的影响。结果表明,库尔勒土壤模拟溶液中溶解氧从0.5 mg/L增大到6.5 mg/L时,X80管线钢焊接接头的腐蚀程度越来越严重,当氧含量为6.5 mg/L时,试样的腐蚀电流密度达到59.237 μA/cm²;环境温度从20 ℃上升到60 ℃,X80钢焊接接头的腐蚀程度明显加剧,当温度为60 ℃时,试样的腐蚀电流密度达到44.593 μA/cm²;溶液pH值从7.0增大到11.0,X80钢焊接接头的腐蚀程度相对减弱,当pH值达到11.0时,试样的腐蚀电流密度达到31.417 μA/cm²。溶解氧含量对X80钢焊接接头的腐蚀行为影响最大,其次pH值的影响,温度对试样的腐蚀性影响相对最小。     

紫外光对铝合金焊接接头腐蚀行为的影响

通过光学显微镜分析研究了6061铝合金熔化极惰性气体保护焊(metal inter gas welding, MIG焊)和搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)对接头组织的影响.结合极化曲线测试,比较了紫外光照射与暗态对预沉积NaCl的基材及焊接接头腐蚀行为影响的差异.结果表明,MIG焊接头组织均匀性较差,焊缝Mg含量远高于母材,使得表现出较差的热力学稳定性.紫外光照射加速了铝合金焊接接头的腐蚀,尤其是明显加速了MIG焊接头的腐蚀.30天的紫外光照射对FSW接头的影响与母材相近.这些影响与材料本身的耐腐蚀性能及铝合金表面形成的半导体性质腐蚀产物密切有关.     

环境变量对核电汽轮机转子钢焊接接头电偶腐蚀性能的影响

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱等测量方法,研究了Cl-浓度、溶解氧含量以及pH对核电汽轮机25Cr2Ni2MoV转子钢焊接接头电偶腐蚀性能的影响.结果表明:在不同环境变量下,转子钢焊接接头均存在一定程度的电偶腐蚀效应,Cl-浓度的增大显著地增强了焊接接头的电偶腐蚀效应,而溶解氧含量的升高却降低了焊接接头的电偶腐蚀效应...     

不均匀性对焊接接头应力腐蚀开裂的影响

通过试验，研究了模拟钢焊接接头的非均匀体在３．５％ＮａＣｌ溶液中的应力腐蚀开裂（ＳＣＣ）行为，讨论了力学不均匀性对应力腐蚀行为的影响规律，发现：（１）由于力学不均匀性的影响，由４３４０钢，１６Ｍｎ钢和Ａ３钢组成的不均匀体，其应力腐蚀裂纹的扩展速率ｄａ／ｄｔ│Ⅱ；（２）不均匀体发生ＳＣＣ的断口形貌为（沿晶＋少量撕裂纹）的混合型断口，应力强度因子Ｋ值较高或硬夹层较窄时，撕裂纹数量增加（３）１６Ｍｎ钢和     

锅炉进水管与套管焊接接头的应力腐蚀

本文对锅炉进水管与套管焊接接头腐蚀的原因进行了初步分析，指出其主要原因是ＡＰＣ类型的应力腐蚀，并从锅炉进水管与套管焊接接头的整体结构和焊接工艺两方面提出了改进的意见。     

焊接接头特征区的能谱分析与隶属函数

用电子扫描能谱分析和隶属函数分析了熔化焊接接头特征区，结果表明，这种方法能确定焊接接头的特征区，并为检验金相组织和判定级别等提供理论依据。     

Super304H钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super 304H钢焊接接头焊缝和母材的晶间腐蚀敏感性.结果表明,Super 304H钢焊缝和母材均呈现出较低的晶间腐蚀倾向.进一步用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电镜研究了它们的微观组织结构,焊缝和母材均为单一的奥氏体组织+少量析出相,二者都未探测到明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,但是焊缝金属因与母材合金元素等存在差异,导致其在H2SO4和KSCN溶液中的耐晶间腐蚀性能稍好于母材.     

X90管线钢焊接接头耐腐蚀性能研究

采用金属浸泡腐蚀试验、电化学腐蚀试验研究不同浓度或pH的HCl、NaOH、NaCl溶液对X90管线钢焊接接头(SMAW、GMAW、SAW)耐腐蚀性能的影响。结果表明:三种焊接接头的腐蚀速率随溶液浓度增加而增加,其中焊接接头对碱性环境耐蚀性较好,耐酸、盐类腐蚀性能较差,在较低浓度或pH下腐蚀接近轻度级别,SMAW焊接接头在pH=1的HCl溶液和5%的NaCl溶液中腐蚀达到重度级别。电化学腐蚀试验表明,SMAW试样自腐蚀电流最高,阻抗最低,三种焊接接头腐蚀均为重度级别,因此在强电解质溶液中建议采取保护措施。     

碳钢焊接接头腐蚀的有限元模拟

由于焊接接头各区域之间耐蚀性和力学性能的差异,在接头处容易发生局部腐蚀,严重威胁着管线的安全运行,需要对接头腐蚀行为进行预测. 基于电偶腐蚀原理建立了碳钢焊接接头腐蚀的有限元模型,结合COMSOL软件,对三种温度下的接头腐蚀形貌进行了预测. 并利用该模型研究了焊缝余高、焊缝与母材的面积比以及焊缝缺陷对焊缝金属腐蚀速率的影响规律. 结果表明,该有限元模型不但能进行焊接接头腐蚀行为预测,而且可为输油气管道的焊接接头设计提供理论依据.     

EPR法评价HR3C钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性

利用电化学动电位再活化法研究了HR3C钢焊接接头的晶间腐蚀敏感性,并通过金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪研究了HR3C钢焊接接头的微观组织.结果表明,HR3C钢焊缝金属和焊接热影响区均为奥氏体+析出相组成,焊接接头具有较低的晶间腐蚀倾向.由于焊缝金属中Cr和Nb等元素含量高及晶界和枝晶界铌、铬元素偏析等原因提高了晶界耐腐蚀性,使其具有优异的抗晶间腐蚀性能;而热影响区由于受焊接热循环作用晶界析出M23C6引起晶界贫铬,具有一定的晶间腐蚀敏感性.     

超细晶粒钢低热输入CO2气体保护焊接头行为分析

研究了400 MPa级超细晶粒钢基于表面张力过渡、CO2气体保护焊、特殊窄间隙坡口、不同热输入条件下的焊接接头的成形与力学行为.结果表明,热输入在3～4 kJ/cm范围时可获得熔合良好、单面焊双面成形、热影响区极窄(1 mm左右)的焊接接头.该接头的硬度、抗拉强度高于母材,未见热影响区脆化与软化现象;弯曲塑性合格;焊接热影响区平均冲击韧性高于母材约60%.焊接热影响区冲击韧性高于母材的原因与粒状珠光体组织生成、多相非平衡组织共存和更高的屈服应力有关.     

基于电化学方法5Cr钢熔化焊接头CO2腐蚀行为

为了获得5Cr钢熔化焊焊接接头的动态腐蚀特性,采用基于电极电位的电化学方法进行5Cr钢焊接接头耐CO₂腐蚀行为的研究,建立了基于极化曲线下的腐蚀模型,研究了不同填充材料的焊接接头的耐腐蚀性. 研究发现,在温度为40 ℃,CO₂分压为10个大气压等加速腐蚀条件下,低铬焊丝的焊缝区域的自腐蚀电位最正,腐蚀速率最小,高铬焊丝的焊缝区域的自腐蚀电位较正,腐蚀速率较小,无铬焊丝的焊缝自腐蚀电位最负,腐蚀速率最大. 对比只反应腐蚀前后质量变化的失重法,电化学方法反映了腐蚀周期任一时刻的动态腐蚀速率,基于电化学腐蚀模型下的腐蚀速率与失重法测量结果相吻合. 验证了电化学腐蚀模型的正确性. 结果表明,低铬钢匹配适当的低铬焊丝可使得焊接接头具有较强的耐CO₂腐蚀性能.     

温度对X65/316L机械复合管焊接接头CO2腐蚀的影响

在模拟CO2腐蚀环境中,采用高温高压釜对复合管内层不锈钢焊接接头的CO2腐蚀行为进行了试验研究.结果表明,焊接接头随着腐蚀温度的升高,腐蚀产物膜上微孔越来越多,腐蚀速率随温度升高不断增加.通过EDS分析结果可知,复合管内层发生CO2腐蚀的产物可能为FeCO3和Cr2O3的混合物.经去膜后,焊接接头经不同温度腐蚀后为均匀...     

Stress corrosion behavior of pipeline steel(X52)welded joint

The resistance of pipeline steel joint welded by submerged arc welding to stress corrosion cracking (SCC) at its different regions in boiling mixed nitrate solution and in H_2S saturated solution at room temperature is examined by the constant-load tension method. The result shows that when tested in nitrate, the weld metal may be the weakest link of the joint if the welding material doesn't match well. The resistance to SCC of the joint in H_2S is very low, especially at the bond and coarse grain zone and is closely dependent on the metallurgical quality of base metal.     

湿H2S环境下低合金钢焊接接头氢扩散数值模拟

利用电化学渗透法测定了氢在16MnR低合金钢焊接接头处的焊缝金属、热影响区金属以及母材中的扩散系数.利用有限元软件ABAQUS,对16MnR钢焊接接头氢扩散进行数值模拟,考虑焊接残余应力、不同组织对氢扩散的影响,得到焊接接头扩散氢的浓度随时间的分布.结果表明,在焊缝和热影响区,氢的扩散系数和焊接残余应力较大,使氢在焊缝和热影响区聚集,降低材料的力学性能,使得焊接接头部位成为最薄弱环节,在湿H2S环境下很容易发生与氢有关的损伤和破坏.