【摘要】：超級(jí)奧氏體不銹鋼254SMo因含有大量鉻、鎳、鉬等耐蝕元素,而具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、較高的機(jī)械性能以及優(yōu)良的抗氧化性能,因而被廣泛用于腐蝕條件苛刻的環(huán)境,特別是高溫下高氯離子的腐蝕環(huán)境中,254SMO可與高耐蝕的鎳基耐蝕合金媲美,且成本優(yōu)勢(shì)顯著,目前該鋼種已經(jīng)成為海水淡化、煙氣脫硫、污水處理等設(shè)備重要腐蝕部件的制作材料。254SMo鋼因其獨(dú)特的相變特點(diǎn)及其復(fù)雜的合金成分,在焊接加工過(guò)程中,往往導(dǎo)致熱影響區(qū)(HAZ)奧氏體晶粒的粗化及第二相的析出,從而引起254SMo鋼焊接接頭力學(xué)性能及耐蝕性能的下降,大大縮短焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命。本文利用GLEEBLE3800對(duì)254SMo焊接熱影響區(qū)進(jìn)行了組織模擬分析,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鎢極氬弧焊,系統(tǒng)研究了不同焊接工藝參數(shù)下,焊接接頭組織與力學(xué)性能、耐蝕性能之間的關(guān)系。首先,本文利用GLEEBLE_3800對(duì)254SMo熱影響區(qū)組織進(jìn)行模擬試驗(yàn),采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等手段研究了熱輸入及冷卻時(shí)間t12/8對(duì)熱影響區(qū)組織性能、顯微硬度及第二相析出規(guī)律的影響。研究結(jié)果表明,隨著熱輸入的增大,奧氏體晶粒尺寸逐漸增加,組織顯微硬度下降,當(dāng)熱輸入值大于1.50 kJ/mm時(shí),奧氏體晶粒邊界開(kāi)始析出Sigma相并逐漸增多,晶粒內(nèi)部并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Sigma相。其次,根據(jù)模擬試驗(yàn)對(duì)254SMo進(jìn)行實(shí)際的TIG焊試驗(yàn),利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、顯微硬度及夏比沖擊等手段研究了熱輸入對(duì)254SMo焊接接頭組織性能及力學(xué)性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,接頭焊縫組織的凝固為全奧氏體凝固。隨熱輸入的增大焊接接頭韌性逐漸變差,顯微硬度先增大后減小,熱輸入為1.56 kJ/mm時(shí)達(dá)到最大值,當(dāng)熱輸入增大為2.83 kJ/mm時(shí),熱影響區(qū)有σ相析出。最后,采用電化學(xué)工作站對(duì)254SMo實(shí)際焊接接頭進(jìn)行了電化學(xué)腐蝕試驗(yàn),研究了熱輸入對(duì)焊接接頭耐點(diǎn)蝕性能的作用規(guī)律。研究結(jié)果表明熱輸入低于2.04 kJ/mm時(shí),熱影響區(qū)維鈍電流密度ip較小,擊穿電位Epit較高,二次鈍化電流較小,說(shuō)明在熱輸入低于2.04 kJ/mm時(shí)鈍化膜致密,且自我修復(fù)能力好,具有良好的耐點(diǎn)蝕性能。隨著熱輸入的增加,焊接接頭的耐蝕性能變差,熱輸入為2.83 kJ/mm時(shí)耐蝕性最差,。綜合考慮熱輸入對(duì)超級(jí)奧氏體不銹鋼254SMo焊接接頭組織性能、力學(xué)性能及耐點(diǎn)蝕性能的影響,本文推薦在實(shí)際TIG焊接生產(chǎn)中適宜采用的熱輸入范圍為0.97~2.04kJ/mm。
【圖文】：

圖 1.1 Sigma 相在不銹鋼晶界和晶內(nèi)析出[6] phase precipitated along and inside boundary of sta鋼焊接性焊接性與普通奧氏體不銹鋼相比具有更好

-beared solution圖1.2表示不銹鋼在含腐蝕性氯離子溶液中的點(diǎn)腐蝕過(guò)程�，F(xiàn)在以此為例說(shuō)明不銹鋼中點(diǎn)蝕孔的發(fā)展：在孔蝕源最開(kāi)始形成時(shí)，內(nèi)部的不銹鋼表面便顯出活性狀態(tài)，電位相對(duì)較負(fù)；而孔外不銹鋼表面則表現(xiàn)為鈍化狀態(tài)，因此電壓相對(duì)較正。這樣孔-內(nèi)外的表面便組成了活化-鈍化電化學(xué)腐蝕模型。在點(diǎn)蝕孔內(nèi)部陽(yáng)極化學(xué)反應(yīng)式為(1-1)而點(diǎn)蝕孔表面，在含腐蝕性氯離子的介質(zhì)中，鈍化膜陰極化學(xué)反應(yīng)為(1-2)由式子(1-2)可以看出，隨著陰極反應(yīng)的不斷進(jìn)行，點(diǎn)蝕孔外部介質(zhì)溶液中堿性增強(qiáng)，溶液中的碳酸氫鈣逐漸變化生成為 CaCO3。介質(zhì)中的難溶性沉淀會(huì)在點(diǎn)蝕孔口周?chē)患氯麖亩鴮?dǎo)致所謂的閉塞電池的產(chǎn)生。形成的閉塞電池使得點(diǎn)蝕孔內(nèi)外的物質(zhì)遷移過(guò)程受到阻礙，導(dǎo)致點(diǎn)蝕孔內(nèi)部腐蝕性氯離子的含量增加，加快上述化學(xué)式的反應(yīng)進(jìn)程，點(diǎn)蝕孔外部介質(zhì)的 pH 值降低會(huì)在很大程度上促進(jìn)點(diǎn)蝕孔內(nèi)陽(yáng)極溶解速度。由于受到自催化與介質(zhì)重力的雙重影響，腐蝕愈加嚴(yán)重，，蝕孔深度逐漸增加最后甚至?xí)┩刚麄�(gè)金屬�？p隙腐蝕顧名思義是由于縫隙的存在，導(dǎo)致電解液移動(dòng)受阻，特別是有氯離子的電解液
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG457.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2584140