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揭秘:纯钛自腐蚀电位与化学成分及金相组织是否有关?

2017-10-31 09:36:22
作者:本网整理
来源:《腐蚀与防护》

钛及其合金具有的优异综合性能广泛应用于航空、航天、化工、电力、医疗等领域,因其良好的耐腐蚀性能而成为石油化工、化学工业、能源工业、医药等行业的装备材料,在海洋工程中的应用增长迅速,已成为海洋环境中应用最成功的工程金属。

    钛及其合金具有的优异综合性能广泛应用于航空、航天、化工、电力、医疗等领域,因其良好的耐腐蚀性能而成为石油化工、化学工业、能源工业、医药等行业的装备材料,在海洋工程中的应用增长迅速,已成为海洋环境中应用最成功的工程金属。


    钛及钛合金的加工工艺


    焊接是钛及钛合金在制造设备时最常用的加工工艺之一,焊缝处的耐腐蚀性能是影响设备最终使用寿命的一个重要因素。


    腐蚀电位


    腐蚀电位是腐蚀电化学的基本参数之一,通过测量材料在海水中的腐蚀电位可以研究其耐腐蚀性能。腐蚀电位与材料的化学成分、金相组织、热处理工艺、变形与应力及表面状态等因素有关。


    测试与分析方法


    本文将测试自动焊及手动焊两种焊接方式焊接纯钛TA2试样的焊缝及母材在海水中的腐蚀电位,并分析三种材料的化学成分,观察其金相组织,研究化学成分及金相组织对纯钛TA2腐蚀电位的影响。


    试验


    1 试验材料


    实验采用牌号TA2规格δ6mm的纯钛板,化学成分见表1。


    表1 TA2的化学成分(%)


1.png

    2 试验方法


    采用自动焊和手动焊两种焊接方式将TA2纯钛板焊接后,分别在母材及焊缝处取10×10或Ф10大小样品,在海水(中性3.5%NaCl溶液)中测量腐蚀电位。


    测量仪器为ZRA-1电偶腐蚀计,以每组三件样品腐蚀电位的均值作为此种材料的腐蚀电位值。


    对测试过腐蚀电位的试样进一步打磨抛光、腐蚀后在40MAT型金相显微镜下观察其金相组织。


    结果与讨论


    1 自腐蚀电位


  1.png


    由图1可以看出,三种材料的稳定腐蚀电位值相差不大,母材试样的略高,自动焊焊缝试样的较低,手动焊焊缝试样的则居中。


    2 化学成分


    由表1可见:母材各项化学成分均在标准值范围内;自动焊焊缝试样的C、N两种元素含量超标,C元素超标25%,N元素超标67%;手动焊焊缝试样的N元素含量超标,超标33%。


    三种材料的气体元素含量出现了差异,但其在海水中的自腐蚀电位却相差不大,这说明对于纯钛TA2而言,气体元素含量的差异对海水中自腐蚀电位的影响不大。


    3 金相组织


    图2 试样金相组织照片


1.png

    

    从图2中可以看出:母材试样为单相等轴的α组织,晶粒度6.0级。手动焊与自动焊焊缝试样的金相组织均是边界呈锯齿状的大晶粒,在晶粒内间或分布有针状马氏体。三种试样的金相组织差异较大,但其在海水中的自腐蚀电位相差不大,这表明金相组织差异对3种试样在海水中自腐蚀电位的影响较小。


    结论


    1)自动焊及手动焊两种焊接方式均会造成TA2焊缝气体元素含量超标;


    2)化学成分差异对TA2在海水种自腐蚀电位的影响不大;


    3)组织形貌差异对TA2在海水种自腐蚀电位的影响不大;

 

    4)TA2自动焊及手动焊焊缝的组织均为粗大锯齿状α相+少量针状马氏体组织。

 

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责任编辑:王元


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标签: 金属钛, 合金, 腐蚀, 金相组织

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