鎳及鎳合金焊管在制堿行業(yè),氯堿行業(yè),食品加工業(yè),高溫鹵素及鹽腐蝕環(huán)境、水處理、各種耐強(qiáng)堿設(shè)備等行業(yè)被廣泛使用,研究純鎳直縫焊管接頭在不同腐蝕環(huán)境中的耐蝕性對(duì)拓寬鎳及鎳合金管的應(yīng)用具有重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義。焊縫是整個(gè)鎳管接頭的最薄弱區(qū)域,焊縫的耐蝕性能的好壞對(duì)鎳管在腐蝕環(huán)境中的應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用。本論文研究了等離子弧焊(PAW)和等離子弧焊+鎢極氬弧焊(PAW + TIG)兩種不同焊接工藝條件下的鎳及鎳合金管焊縫在75%Na2SO4-25%NaCl和75%Na2S04-25%K2S04介質(zhì)中的900℃熱腐蝕行為,對(duì)比分析了兩種焊縫及母材的耐熱腐蝕性能,探討了其熱腐蝕機(jī)理;利用電化學(xué)方法,研究了室溫下兩種焊縫及母材在不同pH值Cl-離子溶液浸泡不同時(shí)間時(shí)的腐蝕行為和特點(diǎn),并結(jié)合X射線光電子能譜(XPS)表征了不同試樣表面鈍化膜的元素成分以及鈍化膜的電子輸運(yùn)特質(zhì)。通過本文研究,得到的主要結(jié)論如下:(1)母材的顯微組織為均勻細(xì)小的等軸晶,基體為單相奧氏體,平均晶粒尺寸為47.32μm;PAW焊縫為粗大的胞狀晶,平均晶粒尺寸為463.57μm;PAW+TIG焊縫區(qū)域在PAW電弧后再次受到TIG電弧的二次加熱發(fā)生再結(jié)晶形成了更為粗大的奧氏體柱狀晶組織,平均晶粒尺寸為543.32μm。(2)在75%Na2S04-25%K2S04熔鹽成分腐蝕期間,PAW焊縫和PAW+TIG焊縫的腐蝕速率相當(dāng),腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線近似線性規(guī)律,熱腐蝕形態(tài)往往包括一個(gè)位于表面氧化膜內(nèi)側(cè),向基體內(nèi)部延伸的內(nèi)氧化物與內(nèi)硫化物分布區(qū)的硫化-氧化循環(huán)機(jī)制;在75%Na2S04-25%NaCl熔鹽成分腐蝕期間,PAW + TIG焊縫的耐熱腐蝕性大于PAW焊縫,腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線整體遵循拋物線規(guī)律,熱腐蝕過程是氧化-硫化-氯化三者相互循環(huán)增強(qiáng)的結(jié)果。對(duì)于純鎳母材及焊縫,因其化學(xué)成分單一,三種試樣表面的腐蝕產(chǎn)物的XRD分析結(jié)果相同,腐蝕產(chǎn)物的種類不發(fā)生變化,均已NiO和Ni3S2為主。(3)在1molNaCl(pH=7.2)溶液中,純鎳焊縫及母材表面均發(fā)生活化-鈍化-再鈍化現(xiàn)象,表面鈍化膜由NiO和Ni(OH)2組成。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明:隨著晶粒尺寸的增大和浸泡腐蝕時(shí)間的延長,純鎳焊縫及母材在1molNaCl溶液中的電化學(xué)腐蝕行為保持一致的變化趨勢(shì),耐蝕性順序?yàn)?母材PAW焊縫PAW+TIG焊縫。純鎳焊縫及母材表面鈍化膜的破壞是由于具有自催化作用的侵蝕性Cl-離子的擴(kuò)散-吸附-傳輸-溶解循環(huán)引起的局部點(diǎn)蝕。在1molNaCl+H2SO4(pH=0.13)溶液中,純鎳焊縫及母材表面均發(fā)生活化-鈍化現(xiàn)象,表面鈍化膜由NiO和Ni2O3組成。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明:隨著晶粒尺寸的增大和浸泡腐蝕時(shí)間的延長,純鎳焊縫及母材在lmolNaCl+H2SO4溶液中的電化學(xué)腐蝕行為保持一致的變化趨勢(shì),耐蝕性順序?yàn)?母材PAW+TIG焊縫PAW焊縫。純鎳焊縫及母材表面鈍化膜的破壞是由于H+進(jìn)一步促進(jìn)了具有自催化作用的侵蝕性Cl-離子的擴(kuò)散-吸附-溶解循環(huán)引起的沿晶界局部腐蝕。針對(duì)于焊縫,在含有H+的酸性腐蝕介質(zhì)中,晶界尺寸表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng),即晶粒尺寸越大,耐腐蝕性越好。在1molNaCl+NaOH(pH=13.8)溶液中,純鎳焊縫及母材表面均發(fā)生活化-鈍化-再鈍化現(xiàn)象,表面鈍化膜由Ni(OH)2組成。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明:隨著晶粒尺寸的增大和浸泡腐蝕時(shí)間的延長,純鎳焊縫及母材在1molNaCl+NaOH溶液中的電化學(xué)腐蝕行為保持一致的變化趨勢(shì),耐蝕性順序?yàn)?母材PAW焊縫PAW+TIG焊縫。這是因?yàn)樵诤蠴H-的堿性腐蝕介質(zhì)中,OH-的加入大大減弱了 Cl-的自催化循環(huán)作用,使金屬鎳表面鈍化膜的形成速率大于溶解速率,且該鈍化膜的致密性和穩(wěn)定性都較高,表面腐蝕形貌輕微,晶界尺寸表現(xiàn)為正效應(yīng),即晶粒尺寸越大,耐腐蝕性越差。因此,不同pH值的Cl-離子溶液,Cl-離子對(duì)基體的腐蝕反應(yīng)的擴(kuò)散-吸附-傳輸-溶解的自催化作用差異較大,導(dǎo)致腐蝕特征有所不同。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG457.19
【部分圖文】：

圖 1.1 小 孔 型 等 離 子 焊 接 示 意 圖 ； 2—熔 池 ； 3—焊 縫 ； 4—焊 縫 正 面 ； 5—焊3 小 孔 型 等 離 子 焊 接 示 意 圖 所 適 用 厚 度 (m不 銹 鋼 鈦 及 鈦 合 金 鎳 及 鎳 合 金 低3-8 2-10 3-6 13-18 13-18 18 雙 槍 焊接都 有各 自的優(yōu) 點(diǎn)， 為了 更 加充分 利用 接頭的 成形 ，并 提 高其質(zhì) 量，我們 課 題 示意圖 如 1.2 所 示 。

圖 1.1 小 孔 型 等 離 子 焊 接 示 意 圖小 孔 ； 2—熔 池 ； 3—焊 縫 ； 4—焊 縫 正 面 ； 5—焊 縫 1.3 小 孔 型 等 離 子 焊 接 示 意 圖 所 適 用 厚 度 (mm)[2不 銹 鋼 鈦 及 鈦 合 金 鎳 及 鎳 合 金 低 合 金度 3-8 2-10 3-6 2-度 13-18 13-18 18 18IG 雙 槍 焊接IG 都 有各 自的優(yōu) 點(diǎn)， 為了 更 加充分 利用 這兩 接 接頭的 成形 ，并 提 高其質(zhì) 量，我們 課 題組， 其 示意圖 如 1.2 所 示 。

不同焊接工藝條件下鎳及鎳合金管焊縫的耐蝕性研究 橫 軸 所 構(gòu) 成 的 電 化 學(xué) 相 圖 即 電 位 -pH 圖 如 圖 12和 H2O 的電化 學(xué)反 應(yīng) ：O2+4H++4e-— 2H2O E=1.229-0.0591p 電極 反應(yīng) ：2H++2e-— H2E=-0.0591pH O2的穩(wěn)定 區(qū)；線 ○a下方是 H2氣 的穩(wěn)定 區(qū) ，而 H2O 的 穩(wěn)定區(qū) 。平 衡線 標(biāo) 出的數(shù) 字 0、 -2、-4、質(zhì) 的 濃 度 為 100mol/mL、 10-2mol/mL、 10-4
【參考文獻(xiàn)】

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