TA10/Q345复合板焊接工艺参数优化及耐蚀性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:danaxiao99
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TA10/Q345复合板既具备钛合金优良的耐蚀性,又具有合金钢材的高强度,被广泛应用于石油化工、海洋工程、航空航天等领域。TA10/Q345复合板焊接加工的适应性和环境中的侵蚀性介质会影响其在工业中的服役寿命。对TA10/Q345复合板的基层Q345、过渡层Cu采用TIG焊,覆层TA10采用激光电弧复合焊方法分三部分进行焊接,探究焊接工艺参数对焊缝组织性能的影响;同时结合电化学实验,对覆层TA10与焊接接头在人工海水介质中的耐蚀行为、机理进行研究。基层Q345焊缝组织为大量铁素体+少量珠光体。铁素体为块状先共析铁素体和细小的针状铁素体,且块状先共析铁素体有明显的方向性,与熔合线呈一定的角度。粗大的晶粒、大量的先共析铁素体和针状铁素体使焊缝硬度增加,显微硬度值为280HV0.2-320HV0.2。过渡层Cu焊缝组织为:平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶。焊缝中的亮灰色区化学成分为Cu-52.35%、Fe-16.86%、Ti-30.79%,可能的相组成为Ti Cu2+Ti2Cu3+Fe(s,s)。暗灰色区域化学成分为Fe-46.92%、Cu-10.3%、Ti-41.78%,可能的相组成为Ti Cu+Ti Fe2。覆层TA10焊缝分为电弧区和激光区两个区域。电弧区是垂直于熔池壁向中心生长的粗大带状组织;靠近熔池壁的激光区为柱状晶,中心区域是细小等轴晶。热影响区为魏氏组织和α′针交错排列的网篮状组织。粗大的柱状晶及内部大量的针状马氏体使焊缝的显微硬度高达460HV0.2-530HV0.2。焊缝中裂纹附近的Ti、Fe元素含量较高,形成了Ti-Fe脆性化合物,导致裂纹萌生。气孔主要为圆形或椭圆形,分布在激光区覆层与过渡层的界面附近,尺寸范围为50μm-100μm。覆层TA10与焊接接头的动电位极化曲线相似,其阳极极化曲线都可以分为活性溶解区、钝化区、过钝化区三个阶段。极化电位从0.3V增加到0.9V时,二者形成的钝化膜电荷转移电阻增加,双电层电容减小,膜层电阻增加、电容减小,缺陷数量减少,完整性增加,耐蚀性提高。在0.9V到1.1V之间时,电荷转移电阻减小,双电层电容增加,膜层电阻减小、电容增加,钝化膜缺陷数量增加,致密性降低,耐蚀性降低。焊接接头的腐蚀速度比母材高,但仍有良好的耐蚀性能。
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