鈦及其合金具有的優異綜合性能廣泛應用于航空、航天、化工、電力、醫療等領域，因其良好的耐腐蝕性能而成為石油化工、化學工業、能源工業、醫藥等行業的裝備材料，在海洋工程中的應用增長迅速，已成為海洋環境中應用最成功的工程金屬。

    鈦及鈦合金的加工工藝

    焊接是鈦及鈦合金在制造設備時最常用的加工工藝之一，焊縫處的耐腐蝕性能是影響設備最終使用壽命的一個重要因素。

    腐蝕電位

    腐蝕電位是腐蝕電化學的基本參數之一，通過測量材料在海水中的腐蝕電位可以研究其耐腐蝕性能。腐蝕電位與材料的化學成分、金相組織、熱處理工藝、變形與應力及表面狀態等因素有關。

    測試與分析方法

    本文將測試自動焊及手動焊兩種焊接方式焊接純鈦TA2試樣的焊縫及母材在海水中的腐蝕電位，并分析三種材料的化學成分，觀察其金相組織，研究化學成分及金相組織對純鈦TA2腐蝕電位的影響。

    試驗

    1 試驗材料

    實驗采用牌號TA2規格δ6mm的純鈦板，化學成分見表1。

    表1 TA2的化學成分（%）

    2 試驗方法

    采用自動焊和手動焊兩種焊接方式將TA2純鈦板焊接后，分別在母材及焊縫處取10×10或Ф10大小樣品，在海水（中性3.5%NaCl溶液）中測量腐蝕電位。

    測量儀器為ZRA-1電偶腐蝕計，以每組三件樣品腐蝕電位的均值作為此種材料的腐蝕電位值。

    對測試過腐蝕電位的試樣進一步打磨拋光、腐蝕后在40MAT型金相顯微鏡下觀察其金相組織。

    結果與討論

    1 自腐蝕電位

    由圖1可以看出，三種材料的穩定腐蝕電位值相差不大，母材試樣的略高，自動焊焊縫試樣的較低，手動焊焊縫試樣的則居中。

    2 化學成分

    由表1可見：母材各項化學成分均在標準值范圍內；自動焊焊縫試樣的C、N兩種元素含量超標，C元素超標25%，N元素超標67%；手動焊焊縫試樣的N元素含量超標，超標33%。

    三種材料的氣體元素含量出現了差異，但其在海水中的自腐蝕電位卻相差不大，這說明對于純鈦TA2而言，氣體元素含量的差異對海水中自腐蝕電位的影響不大。

    3 金相組織

    圖2 試樣金相組織照片

    從圖2中可以看出：母材試樣為單相等軸的α組織，晶粒度6.0級。手動焊與自動焊焊縫試樣的金相組織均是邊界呈鋸齒狀的大晶粒，在晶粒內間或分布有針狀馬氏體。三種試樣的金相組織差異較大，但其在海水中的自腐蝕電位相差不大，這表明金相組織差異對3種試樣在海水中自腐蝕電位的影響較小。

    結論

    1）自動焊及手動焊兩種焊接方式均會造成TA2焊縫氣體元素含量超標；

    2）化學成分差異對TA2在海水種自腐蝕電位的影響不大；

    3）組織形貌差異對TA2在海水種自腐蝕電位的影響不大；

    4）TA2自動焊及手動焊焊縫的組織均為粗大鋸齒狀α相+少量針狀馬氏體組織。

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責任編輯：王元

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