在價(jià)格低廉的低碳鋼上堆焊耐蝕合金，大多采用帶極埋弧堆焊的方法實(shí)施。20世紀(jì)70年代國外發(fā)明了用帶極電渣堆焊技術(shù)，具有熔敷率高、稀釋率低、焊縫成形好等優(yōu)點(diǎn)，近年來在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家得到廣泛的應(yīng)用。采用帶極電渣堆焊（ESW）和帶極埋弧焊（SAW）兩種不同的方法在Q235母材上熔敷不銹鋼層，對堆焊金屬的電化學(xué)腐蝕及晶間腐蝕性能進(jìn)行了比較。
一、試驗(yàn)設(shè)備和材料
試驗(yàn)設(shè)備采用MZ-1000電源和FD11-200T平焊小車配帶極堆焊機(jī)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(jié)焊劑、熔煉焊劑HJ431和尺寸為25mm×0.4mm的奧氏體不銹鋼焊帶。堆焊試板和不銹鋼焊帶的化學(xué)成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐蝕試驗(yàn)
1. 帶極堆焊層金屬的制備與工藝
堆焊參數(shù)是：焊接電流338～380A，初始電壓26～30V，焊接速度4～8m／h，在Q235母材上分別進(jìn)行帶極電渣堆焊和帶極埋弧堆焊。利用 Bruker Elmental 直讀光譜儀對堆焊層金屬進(jìn)行成分分析，結(jié)果見表5-68。
注：SAW為帶極電弧堆焊，ESW為帶極電渣堆焊。
2. 電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)
電化學(xué)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(xué)測量儀，電極采用參比甘汞電極、輔助鉑電極和工作電極構(gòu)成的三電極體系。試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行測定，腐蝕液選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8％H2SO4溶液或5％HCI溶液，采樣周期為1s，以60mV／min的速度進(jìn)行掃描，對電流和電位進(jìn)行采集。
3. 晶間腐蝕試驗(yàn)
晶間腐蝕試樣的制備方法與電化學(xué)腐蝕試樣相同。試驗(yàn)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 4334-2008《金屬和合金的腐蝕 不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法》進(jìn)行，晶間腐蝕狀況采用XJG-05大型金相顯微鏡觀察。
三、試驗(yàn)結(jié)果
1. 電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果
腐蝕性能特性值見表5-69。從表中可知，3種堆焊層金屬的金屬的自腐蝕電位約為-433mV，母材的自腐蝕電位為-480mV；兩種帶極電渣堆焊層金屬的自腐蝕電流接近于0.17mA，遠(yuǎn)小于帶極埋弧堆焊金屬0.44mA和母材的1.12mA；以此判斷，帶極電渣堆焊層金屬的耐蝕性比帶極埋弧堆焊層金屬和母材好。
從表5-69也可知，在5％HCI溶液中，堆焊層金屬的自腐蝕電位約為-440mV，高于母材-492mV；其自腐蝕電流接近于0.48mA，遠(yuǎn)低于母材1.22mA。因此，在5％HCI溶液中，堆焊層金屬的抗腐蝕能力大致相同。
2. 晶間腐蝕試驗(yàn)結(jié)果與分析
堆焊金屬在10％草酸溶液中浸蝕后的金相組織形貌上可以看出：當(dāng)焊接速度越小時(shí)，帶極電渣堆焊層金屬金相晶粒越粗大，被網(wǎng)狀分布的腐蝕溝包圍的晶粒越多，部分晶粒被腐蝕溝包圍的晶內(nèi)有凹坑；相反，隨著焊接速度的加快，晶粒變得細(xì)小，被網(wǎng)狀分布的腐蝕溝包圍的晶粒越少。
造成堆焊金屬層金屬晶間腐蝕程度不同的原因是采用帶極埋弧堆焊技術(shù)，熔化焊材和母材所需要的熱量是由中心軸溫度可達(dá)上萬度的電弧產(chǎn)生，得到的堆焊金屬碳含量高，鉻含量低，從而造成帶極埋弧堆焊層金屬抗晶間腐蝕性能下降。在帶極電渣堆焊工藝中，熔化焊材和母材所需要的熱量由溫度為2300℃左右的熔融態(tài)渣池供給，形成的晶粒較細(xì)小，因此單位體積的晶界面積小，導(dǎo)致晶界形成貧鉻區(qū)的傾向變??；另一方面，帶極電渣堆焊層金屬的碳含量低，鉻含量高，這種“低碳高鉻”減少了鉻的碳化物在晶界的析出，從而保證了帶極電渣堆焊層具有良好的抗晶間腐蝕性能。
由此可知，堆焊金屬層的抗晶間腐蝕程度的優(yōu)劣順序?yàn)镋SWv=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(yōu)于帶極埋弧堆焊層金屬，此結(jié)果與9.8％H2SO4溶液中的電化學(xué)腐蝕結(jié)果相吻合。
