不锈钢焊接接头腐蚀的研究进展

不锈钢焊接接头腐蚀的研究进展摘要：不锈钢因其具有多种其它金属没有的优异性能，而被越来越广泛的使用，但在应用过程中，不锈钢焊接接头较易受到腐蚀的问题较为严重。本文从焊接工艺、抗晶体腐蚀、电化学、微观结构与组织四个方面，综述了目前国内外对不锈钢焊接接头腐蚀性能的研究进展。

关键字：不锈钢；焊接接头；腐蚀

1前言

不锈钢通常是指一系列在空气、水、盐的水溶液、酸以及其他腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢种[1]。通常所说的“不锈”是指其抗腐蚀性能，可归因于在氧化的环境中，形成一层氧化铬表面膜。这层薄膜具有不溶解、能自行恢复和无气孔的特点[2]。所以说不锈钢并不是绝不会受到腐蚀，而是相对于其他钢铁制品，性质更稳定更难被腐蚀。

不锈钢于上世纪初问世，至今已有100多年的历史。由于其具有良好的耐腐蚀、耐高温、耐磨损、外观精美等特性，用途非常广泛，是石油、化工、化肥、制药、食品、国防、餐具、合成纤维和石油提炼等行业中广泛使用的金属材料。随着我国经济技术的发展，对不锈钢的消耗量也在逐年增加。在过去的10 年，中国不锈钢消费量以年平均超过20％的速度增长。然而，我国人均不锈钢消费量仅有 4.1kg，仍然非常低，这表明我国不锈钢消费量仍有很大的增长空间。目前，中国已经成为世界不锈钢市场发展的中心[3]。

不锈钢在使用过程，很大一部分是通过焊接的方式将构件进行连接。由于焊接过程中通常使用较高的温度，会对不锈钢的成分，表面氧化铬薄膜造成破坏，因此，在不锈钢的使用过程中，焊接点通常会因为其结构和成分被破坏而易被腐蚀，所以在不锈钢构件的腐蚀失效分析中，焊接接头所受到的腐蚀是整个构件腐蚀当中最严重的。因此深入研究焊接接头的耐蚀性能对不锈钢构件的安全使用和寿命评估起着相当重要的作用。

2 不锈钢焊接接头腐蚀的国内外研究进展

不锈钢在各个行业越来越广泛的应用，促使人们对不锈钢以及不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能进行更深入的研究。近些年来，对不锈钢以及不锈钢焊接接头的研究主要有以下四个方面。

2.1 焊接工艺对不锈钢焊接接头的性能的影响

在不锈钢焊接时，采用不同的焊接温度，不同的保护气体等其他不同的焊接工艺对不锈钢成分及结构的破坏都是不同的，因此采用不同的焊接工艺而产生的焊接接头，在生产过程中受到的腐蚀情况也是不同的。近年来，很多学者研究采用不同焊接工艺对不锈钢焊接接头的性能的影响，进而研究不同焊接工艺对焊接接头腐蚀情况的影响。

王步美，陈挺[4]等的研究表明，板材和三种焊接接头（等离子焊、埋弧焊和气体保护焊）应变强化后，屈服强度均增大，板材和等离子焊焊接接头的其他性能基本不受影响，埋弧焊和气体保护焊的焊接接头的塑性有不同程度的降低，低温冲击韧性有一定幅度变化，组织都没有发生马氏体相变;焊缝余高和焊缝一次返修对气体保护焊焊接接头的应变强化性能基本没有影响。

姜爱华，陈亮[5]等研究不同焊接工艺对304不锈钢耐晶体腐蚀性能的影响。结果显示，对于填充焊丝308L 的焊接接头，耐晶间腐蚀性能随着焊接电流的增大而增强；对于自熔合的焊接接头，耐晶间腐蚀性能随着焊接电流的增大而减弱。

罗辉，赵忠魁[6]通过草酸腐蚀和硫酸-硫酸铁的腐蚀实验，研究不同焊接工艺参数对奥体氏不锈钢焊接点腐蚀行为的影响，发现随着焊接线能量的增加，焊接头腐蚀越严重，腐蚀率增大且有加速趋势。

杨正[7]研究不同焊接工艺对2205不锈钢焊接接头组织和力学性能影响。研究表明，在2205不锈钢焊接过程中，采用混合气体(氢气+氮气)保护的钨极氢弧焊，可以提高不锈钢接头的力学性能，使其组织结构更加接近母材。

龚利华，戚霞[8]研究了不同焊接工艺和热处理工艺对0Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀性和耐点蚀性的影响。结果表明，固溶处理可以明显的改善焊后不锈钢抗晶间腐蚀以及耐点蚀的性能，并增大钝化膜的稳定性。

张俊旺，王文先，黄延平等[9,10]通过运用晶间腐蚀实验和电化学腐蚀测试分析方法，对采用了钨极氩弧焊( TIG)、熔化极钨极氩弧焊(MIG) 和钨极氩弧焊加填丝( TIG +M) 等焊接方法的奥氏体不锈钢的化学成分、显微组织和抗腐蚀性能进行了分析研究。结果表明：抗晶间腐蚀能力的大小顺序为：母材＞TIG + M＞MIG＞TIG，焊缝区在硫酸溶液中抗电化学腐蚀性能依次为：TIG + M＞MIG＞TIG。不锈钢焊接接头在盐酸溶液比在硫酸溶液中的抗腐蚀性能差。

M. Dadfar 等[11]分析了钨极氩弧焊( TIG) 对奥氏体不锈钢腐蚀行为的影响。研究发现，热影响区的腐蚀速率比其他区域要大得多，采用焊后热处理工艺能够明显的减缓奥氏体不锈钢

的腐蚀。

2.2 不锈钢焊接接头抗晶间腐蚀研究

由于不锈钢在焊接过程中，要经受高温的作用，碳不断地向不锈钢晶粒边界扩散，并与铬化合，析出。这就造成不锈钢晶粒边界形成贫铬层，而产生晶间腐蚀。不锈钢因高温而产生的晶间腐蚀在不锈钢焊接点腐蚀现象中占很大比例，因此近年来对不锈钢焊接接头抗晶间腐蚀研究越来越多。

罗宏，龚敏[12]介绍了奥氏体不锈钢晶间腐蚀的机理，并讨论了C、Cr 、P 等元素以及冷加工、铸造、焊接、热作成型等热加工方法对晶间腐蚀的影响。研究发现，降低奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的主要途径是进行固溶处理和限制不锈钢中C和N的含量分别不超过0.03%和0.10%。

林晓云等[13，14]介绍了18-8 奥氏体不锈钢焊接接头抗晶间腐蚀能力的检验和评定方法，对焊接接头晶间腐蚀产生的原因进行了分析，阐述了在焊接过程中实施的有效控制方法，以提高不锈钢焊件抗晶间腐蚀的能力。结果表明，不锈钢焊接接头的晶间腐蚀是由于在450～850℃这一危险温度范围内，碳化物在晶界沉淀，因而在晶界及邻近区域形成贫铬区，从而大大的降低了晶界的耐蚀性能。

舒欣欣，徐连勇[15]根据316L 不锈钢的焊接特点，开发了一种钨极氩弧焊背部免充气保护焊接工艺。通过316L 不锈钢焊接接头耐晶间腐蚀试验，表明采用这种钨极氩弧焊背部免充气保护焊接工艺所焊接的不锈钢，焊接接头具有较强的耐晶体腐蚀能力。

刘书丽,高亚平[16]在文章，奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀中为我们介绍了奥体氏不锈钢焊接接头形成晶体腐蚀的机理以及几种减少不锈钢焊接接头晶体腐蚀的方法。

2.3 不锈钢焊接接头的腐蚀微区电化学研究

电化学是研究电和化学反应相互关系的科学，是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。通过研究不锈钢腐蚀微区的电化学行为，可以帮助我们揭示，不锈钢焊接接头在受到腐蚀后其微观结构和化学成分所发生的变化。一直以来，通过电化学的方法研究不锈钢焊接接头的腐蚀性能都是这方面研究的热门。

骆鸿，魏丹，董超芳等[17，18]介绍了电化学扫描探针显微镜的基本原理，重点对微区电化