304L奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)由于具有優良(liang)的(de)(de)(de)力學(xue)性能(neng)(neng)、耐腐蝕性能(neng)(neng)和焊接性能(neng)(neng)，在(zai)航(hang)天航(hang)空、交通運輸、石油化(hua)工以及海(hai)洋建筑物(wu)等許(xu)多領域得(de)到(dao)廣泛(fan)的(de)(de)(de)應用(yong)[1,2]。通常(chang)情況下(xia)，奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)表面在(zai)大氣環(huan)境下(xia)會(hui)形成致密的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)，將(jiang)基體(ti)(ti)(ti)與環(huan)境隔絕，從(cong)而保(bao)證基體(ti)(ti)(ti)具有極好的(de)(de)(de)耐蝕性能(neng)(neng)[3,4]。但(dan)是，在(zai)較苛刻(ke)的(de)(de)(de)大氣環(huan)境下(xia) (如海(hai)洋大氣)，風攜帶著含(han)有氯化(hua)物(wu)懸浮(fu)顆粒的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)傳輸到(dao)鋼(gang)表面，氯化(hua)物(wu)通過潮解(jie)釋(shi)放(fang)出(chu)Cl-，Cl-吸(xi)附于奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)表面，易(yi)造(zao)成不銹(xiu)鋼(gang)表面局部(bu)區域鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)破裂，引發較為嚴重的(de)(de)(de)局部(bu)腐蝕[5,6,7]。

奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)結構件在(zai)(zai)使用(yong)(yong)過(guo)程中，常采用(yong)(yong)電弧焊(han)接(jie)(jie)進行連(lian)接(jie)(jie)，焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭區域(yu)表(biao)(biao)面(mian)鈍化(hua)膜發(fa)(fa)生(sheng)破(po)壞，且由(you)于(yu)不同(tong)熱(re)輸入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)差異，導致(zhi)組織結構發(fa)(fa)生(sheng)變化(hua)，所(suo)以(yi)(yi)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭極易發(fa)(fa)生(sheng)表(biao)(biao)面(mian)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕，從而影響(xiang)結構件的(de)(de)(de)(de)(de)美觀性(xing)與安全性(xing)[8,9]。因(yin)此探究(jiu)(jiu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭在(zai)(zai)海洋大氣環(huan)(huan)境(jing)下的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕原因(yin)，深入(ru)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭表(biao)(biao)面(mian)防護方法及工藝尤為重(zhong)(zhong)要，對(dui)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)海洋工程中的(de)(de)(de)(de)(de)安全使用(yong)(yong)和(he)(he)壽命評(ping)估起著相當重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)鉻酸鹽(yan)、磷酸鹽(yan)和(he)(he)45%~55% (體(ti)(ti)(ti)(ti)積分數) 高(gao)濃度硝(xiao)酸常作(zuo)為不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)鈍化(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)劑，能夠促進奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)快速成(cheng)膜，但(dan)是(shi)鉻酸鹽(yan)鈍化(hua)液中的(de)(de)(de)(de)(de)Cr6+釋放(fang)到環(huan)(huan)境(jing)中對(dui)人體(ti)(ti)(ti)(ti)有較(jiao)強(qiang)致(zhi)癌性(xing)，嚴重(zhong)(zhong)危害人體(ti)(ti)(ti)(ti)健康[10,11]。磷酸鹽(yan)處(chu)(chu)(chu)理(li)后排放(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)(shui)廢(fei)渣會造成(cheng)水(shui)(shui)體(ti)(ti)(ti)(ti)富營養化(hua)，從而影響(xiang)水(shui)(shui)環(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)[12,13]。高(gao)濃度硝(xiao)酸鈍化(hua)液中硝(xiao)酸用(yong)(yong)量較(jiao)多，浪費嚴重(zhong)(zhong)。隨著人們對(dui)環(huan)(huan)保意識的(de)(de)(de)(de)(de)增強(qiang)，新型(xing)(xing)綠色環(huan)(huan)境(jing)友好(hao)型(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)處(chu)(chu)(chu)理(li)技術逐(zhu)漸受到研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人員(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)青睞[14]。所(suo)以(yi)(yi)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)新型(xing)(xing)檸(ning)檬酸鈍化(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)以(yi)(yi)提高(gao)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭耐蝕性(xing)具有重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)工程價值。

本文通(tong)過(guo)電(dian)子背散射衍(yan)射 (EBSD) 和(he)X射線衍(yan)射 (XRD) 對(dui)304L奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼手工電(dian)弧焊(han)和(he)氬(ya)弧焊(han)兩種焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)組(zu)織結構進行表(biao)(biao)征，借助電(dian)化(hua)(hua)(hua)學實驗(yan)和(he)鹽霧實驗(yan)研(yan)究了焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)不(bu)(bu)(bu)同(tong)區(qu)域(yu)耐蝕性差異，采用不(bu)(bu)(bu)同(tong)配比(bi)的檸檬酸鈍化(hua)(hua)(hua)液對(dui)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)進行化(hua)(hua)(hua)學鈍化(hua)(hua)(hua)處理，通(tong)過(guo)極化(hua)(hua)(hua)曲線表(biao)(biao)征鈍化(hua)(hua)(hua)后(hou)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)不(bu)(bu)(bu)同(tong)區(qu)域(yu)的耐蝕性，最后(hou)通(tong)過(guo)X射線光(guang)電(dian)子能譜(pu) (XPS) 分析了不(bu)(bu)(bu)同(tong)配比(bi)鈍化(hua)(hua)(hua)液表(biao)(biao)面處理后(hou)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)表(biao)(biao)面鈍化(hua)(hua)(hua)膜的成(cheng)分，為奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)環保型鈍化(hua)(hua)(hua)提供指(zhi)導。

1 實驗方法

實(shi)驗焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)母材為(wei)304L奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)(liao)采(cai)用耐蝕性更好(hao)的(de)316L奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，兩種不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)主(zhu)要成(cheng)分見表1。其中，316L不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)C含量(liang)較低，約(yue)為(wei)0.009%，且(qie)加入了較高含量(liang)的(de)Mo、Ni等耐蝕合金元素。借助(zhu)316L不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)作(zuo)為(wei)填料(liao)(liao)，采(cai)用手工電弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han) (HD) 和(he)氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han) (HWS) 進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)操作(zuo)，要求(qiu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)在一起的(de)兩塊(kuai)鋼(gang)(gang)板必須(xu)與之前基材鋼(gang)(gang)板在同一塊(kuai)板上下料(liao)(liao)，以保證實(shi)驗的(de)一致性。焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)好(hao)304L的(de)鋼(gang)(gang)板長為(wei)300 mm，寬為(wei)150 mm，厚度為(wei)8 mm。采(cai)用坡口式焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)結構，焊(han)(han)(han)(han)(han)道層為(wei)四道，焊(han)(han)(han)(han)(han)材選(xuan)用E316L-16焊(han)(han)(han)(han)(han)條。焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)參數見表2，焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭示意圖(tu)見圖(tu)1。

圖1   304L不銹鋼焊接接頭示意圖

沿焊接接頭部(bu)位取(qu)樣(yang)，機械拋光(guang)后，在(zai)80% (質(zhi)量(liang)分數) 高(gao)氯酸+20%酒精(jing)(jing)配置的溶液(ye)中，用(yong)20 V電壓電解侵(qin)蝕16 s，最后用(yong)酒精(jing)(jing)洗(xi)凈(jing)并干(gan)燥。借助EBSD (AZtecHKLH EBSD) 對焊接接頭基體(ti) (BM)、熱(re)影(ying)響區 (HAZ) 和焊縫區 (WM) 進(jin)行(xing)組織形貌觀察，焊接接頭相分布(bu)通過XRD (SmartLab) 進(jin)行(xing)分析。鹽(yan)霧實(shi)驗(yan)按照GB/T 10125-1997中性鹽(yan)霧實(shi)驗(yan)標準(zhun)在(zai)鹽(yan)霧試驗(yan)箱內進(jin)行(xing)，實(shi)驗(yan)溶液(ye)為(wei)(wei)5% (質(zhi)量(liang)分數) NaCl，實(shi)驗(yan)溫度為(wei)(wei)35 ℃。

配置綠色環保型(xing)鈍化(hua)(hua)液(ye)，檸(ning)檬酸(suan)為(wei)(wei)3% (質量分(fen)數)，雙氧(yang)(yang)水(shui)含量分(fen)別(bie)為(wei)(wei)10%和(he)20%，無水(shui)乙醇(chun)為(wei)(wei)雙氧(yang)(yang)水(shui)的2倍。將兩種焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭在(zai)10%和(he)20%鈍化(hua)(hua)液(ye)中分(fen)別(bie)鈍化(hua)(hua)不同(tong)時(shi)間 (15，30和(he)45 min)。電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)測試使用(yong)Modulab XM電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)工(gong)作(zuo)站，采用(yong)傳統三電(dian)(dian)(dian)極體系(xi)，飽和(he)甘(gan)汞電(dian)(dian)(dian)極為(wei)(wei)參(can)比電(dian)(dian)(dian)極，Pt片為(wei)(wei)陰極，焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭試樣為(wei)(wei)工(gong)作(zuo)電(dian)(dian)(dian)極；測試溶液(ye)為(wei)(wei)3.5% (質量分(fen)數) NaCl溶液(ye)，室溫(wen)；開(kai)路30 min體系(xi)穩定(ding)后，測試極化(hua)(hua)曲線(xian)，掃描(miao)速率(lv)為(wei)(wei)0.1667 mV/s。借助XPS (PHI Quantera SXM) 研(yan)究(jiu)不同(tong)濃度環保型(xing)鈍化(hua)(hua)液(ye)鈍化(hua)(hua)后焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭鈍化(hua)(hua)膜的組成。XPS采用(yong)單色AlKα輻射(she)源和(he)半球形電(dian)(dian)(dian)子分(fen)析儀，操作(zuo)能量為(wei)(wei)55 eV，使用(yong)標準峰 (C1s，285.0 eV) 對所有元素峰進(jin)(jin)行校正，最后使用(yong)XPS PEAK軟件對實驗結果(guo)進(jin)(jin)行擬(ni)合。

2 結(jie)果(guo)與(yu)討論

2.1 奧氏體(ti)不銹鋼焊接接頭組織

圖2為304L不(bu)銹鋼手(shou)工(gong)電(dian)弧焊(han)(han)和氬(ya)弧焊(han)(han)的EBSD結果(guo)。可知，氬(ya)弧焊(han)(han)由于(yu)熱輸入量大(da)，晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)垂直于(yu)焊(han)(han)縫(feng)生長且快速長大(da)，焊(han)(han)縫(feng)界面區域(yu)呈現明(ming)顯的柱(zhu)狀晶(jing)(jing)，熱影(ying)響區晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)較(jiao)手(shou)工(gong)焊(han)(han)熱影(ying)響區晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)尺(chi)寸(cun)大(da)[15]。手(shou)工(gong)電(dian)弧焊(han)(han)熱影(ying)響區平均(jun)晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)尺(chi)寸(cun)在173.515 μm，氬(ya)弧焊(han)(han)熱影(ying)響區平均(jun)晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)尺(chi)寸(cun)達到了234.042 μm。手(shou)工(gong)焊(han)(han)基體和焊(han)(han)縫(feng)區晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)尺(chi)寸(cun)相差(cha)不(bu)大(da)，晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)較(jiao)均(jun)勻(yun)，而(er)且手(shou)工(gong)電(dian)弧焊(han)(han)整(zheng)體晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)尺(chi)寸(cun)較(jiao)氬(ya)弧焊(han)(han)的小。

圖2   304L不銹(xiu)鋼(gang)手工電(dian)弧焊和氬弧焊的(de)EBSD結果

圖(tu)3為焊(han)接(jie)接(jie)頭的XRD譜(pu)。可知，兩(liang)種焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)的焊(han)縫區均由γ-Fe相(xiang)和δ-Fe相(xiang)組成，未生(sheng)成有害相(xiang)。氬(ya)弧焊(han)由于熱(re)輸入(ru)較大，組織中(zhong)δ-Fe相(xiang)峰值更明顯。

圖3   304L不(bu)銹(xiu)鋼手工電(dian)弧焊和氬(ya)弧焊的XRD譜(pu)

2.2 奧氏體(ti)不銹鋼焊接接頭耐蝕性能

圖4為304L不銹鋼焊接接頭(tou)在(zai)含有3.5%NaCl 溶液中(zhong)的(de)動電(dian)(dian)位極(ji)(ji)(ji)(ji)化曲線。可見，隨著電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)位的(de)升高，陽極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)流密度(du)增(zeng)大，表(biao)明(ming)在(zai)不銹鋼焊接接頭(tou)表(biao)面(mian)各(ge)區(qu)(qu)進行(xing)的(de)是陽極(ji)(ji)(ji)(ji)活化溶解(jie)反(fan)應。當電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)位達到一定值(zhi)(zhi)后，相對(dui)應的(de)陽極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)流密度(du)變化較小(xiao)，焊接接頭(tou)表(biao)面(mian)各(ge)區(qu)(qu)域分別開始進入鈍(dun)(dun)化區(qu)(qu)，發(fa)生(sheng)鈍(dun)(dun)化過(guo)程[16,17]。在(zai)鈍(dun)(dun)化過(guo)程中(zhong)，試樣表(biao)面(mian)形成致密的(de)鈍(dun)(dun)化膜(mo)，陽極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)流密度(du)的(de)數值(zhi)(zhi)基本不隨電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)位的(de)增(zeng)加(jia)而變化。

圖4   304L不銹鋼手(shou)工電弧焊(han)和氬(ya)弧焊(han)焊(han)接接頭的極化曲線(xian)

由圖(tu)4a (304L-HD) 可以看出，焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬為含高Cr和(he)Ni的316L焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料，其表面易形成鈍(dun)(dun)化膜而處(chu)于(yu)鈍(dun)(dun)態，因此可以阻止腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的進一步發生，焊(han)(han)(han)縫(feng)區點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)相對較(jiao)(jiao)高，而且(qie)沒有(you)明(ming)顯的擊穿(chuan)[18,19]；母(mu)材(cai)在焊(han)(han)(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中受熱影(ying)響(xiang)較(jiao)(jiao)小，晶粒組(zu)織較(jiao)(jiao)均勻細小，點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)高于(yu)熱影(ying)響(xiang)區的，耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性相對較(jiao)(jiao)好。熱影(ying)響(xiang)區出現(xian)晶粒長(chang)大(da)(da)或混晶組(zu)織，具有(you)較(jiao)(jiao)低的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)、點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)和(he)較(jiao)(jiao)大(da)(da)的維(wei)鈍(dun)(dun)電(dian)流密度，耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性最差。由此可知304L-HD焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能由強到弱為：焊(han)(han)(han)縫(feng)＞母(mu)材(cai)＞熱影(ying)響(xiang)區[20,21]。

由(you)圖4b可以看(kan)出(chu)，304L奧氏體不銹鋼采(cai)用氬(ya)弧焊后(hou)熱輸入較(jiao)(jiao)(jiao)大，冷卻速率較(jiao)(jiao)(jiao)慢(man)，所以焊縫(feng)區域(yu)(yu)相穩定性較(jiao)(jiao)(jiao)差(cha)，焊縫(feng)區域(yu)(yu)出(chu)現(xian)混晶(jing)(jing)組織(zhi)，晶(jing)(jing)粒尺(chi)(chi)寸相對不均勻，所以焊縫(feng)區域(yu)(yu)點蝕電位低于手(shou)工電弧焊的(de)；熱影響區由(you)于出(chu)現(xian)柱(zhu)狀晶(jing)(jing)組織(zhi)，晶(jing)(jing)粒尺(chi)(chi)寸相對較(jiao)(jiao)(jiao)大，耐蝕性較(jiao)(jiao)(jiao)差(cha)。

圖5為手工(gong)電弧焊(han)(han)(han)和氬弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接接頭經鋼絲刷(shua)打(da)磨(mo)后(hou)置于鹽霧箱1 d后(hou)的(de)腐蝕(shi)(shi)形貌(mao)。可知(zhi)，手工(gong)電弧焊(han)(han)(han)腐蝕(shi)(shi)較為輕微(wei)，主要在劃(hua)痕處(chu)(chu)出(chu)現(xian)浮(fu)銹(xiu)，熱(re)影(ying)響區腐蝕(shi)(shi)較為嚴(yan)重；氬弧焊(han)(han)(han)后(hou)腐蝕(shi)(shi)較為嚴(yan)重，打(da)磨(mo)劃(hua)痕處(chu)(chu)出(chu)現(xian)明顯的(de)銹(xiu)蝕(shi)(shi)現(xian)象，基體(ti)與熱(re)影(ying)響區腐蝕(shi)(shi)較為嚴(yan)重，局部出(chu)現(xian)微(wei)弱的(de)腐蝕(shi)(shi)坑。

圖5   304L不銹鋼(gang)經(jing)不同焊接(jie)工藝焊接(jie)后接(jie)頭鹽霧實驗1 d后的腐蝕形貌

2.3 奧氏體(ti)不銹鋼(gang)焊接接頭(tou)化(hua)學鈍(dun)化(hua)

圖6,7,8,9為焊(han)接接頭鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)后的(de)(de)動電位極(ji)化(hua)(hua)曲線結果。可以(yi)看(kan)出，焊(han)接接頭整體在檸(ning)(ning)檬酸的(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)下，點蝕(shi)電位明(ming)顯提(ti)高(gao)。不(bu)銹鋼(gang)(gang)經檸(ning)(ning)檬酸鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)后耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)能有所(suo)提(ti)高(gao)，這是(shi)因為檸(ning)(ning)檬酸對(dui)鐵的(de)(de)活性(xing)比(bi)對(dui)鉻的(de)(de)活性(xing)強，使Fe和鐵的(de)(de)氧化(hua)(hua)物優(you)先(xian)溶解，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)時可使不(bu)銹鋼(gang)(gang)表面趨于(yu)均(jun)勻(yun)平(ping)衡，使Cr在不(bu)銹鋼(gang)(gang)表面富集，從而提(ti)高(gao)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)能。

圖5   304L不(bu)(bu)銹鋼經不(bu)(bu)同焊接(jie)工藝焊接(jie)后(hou)接(jie)頭鹽霧(wu)實驗(yan)1 d后(hou)的腐(fu)蝕形貌(mao)

圖7   304L-HD不(bu)銹鋼焊(han)接接頭區經檸檬酸鈍化后(hou)的點蝕電位

圖8   304L-HWS不銹(xiu)鋼接頭在檸(ning)檬酸(suan)中鈍化后的動態(tai)極化曲線

圖8   304L-HWS不(bu)銹鋼接頭在檸檬酸中鈍化后的(de)動態極化曲線

根據金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)理論，雙(shuang)氧水(shui)在金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)調節金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)極化(hua)(hua)(hua)(hua)電位(wei)，將(jiang)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)極化(hua)(hua)(hua)(hua)點位(wei)控制在穩定(ding)(ding)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)區，從而實現(xian)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)。相(xiang)反，雙(shuang)氧水(shui)含量(liang)過高的(de)(de)(de)話，電位(wei)繼續移(yi)動，金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)極化(hua)(hua)(hua)(hua)電位(wei)將(jiang)越過點蝕(shi)(shi)電位(wei)，這時金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)將(jiang)越過鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀態(tai)，進入過鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)狀態(tai)，此(ci)時金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)將(jiang)生(sheng)成高價離子(zi)，會導致(zhi)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)破壞[22,23,24]。對(dui)于(yu)304L不銹(xiu)鋼焊(han)接接頭(tou)，經10%雙(shuang)氧水(shui)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)，點蝕(shi)(shi)電位(wei)最高，焊(han)接接頭(tou)表(biao)面(mian)形成一(yi)層致(zhi)密(mi)的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)，阻礙金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)溶(rong)解，覆(fu)蓋了電極表(biao)面(mian)，溶(rong)液(ye)和(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)接觸面(mian)積(ji)大(da)為(wei)縮小，腐蝕(shi)(shi)速率(lv)大(da)大(da)降低。增(zeng)大(da)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)濃度，使(shi)得金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)附(fu)近溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)離子(zi)濃度降低，在一(yi)定(ding)(ding)程(cheng)度上減弱陽極電化(hua)(hua)(hua)(hua)學極化(hua)(hua)(hua)(hua)，使(shi)得鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)了的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)重新處于(yu)活化(hua)(hua)(hua)(hua)狀態(tai)。因此(ci)，10%雙(shuang)氧水(shui)中(zhong)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)效果相(xiang)對(dui)較好。

此外，從圖6,7,8,9中可以看出，在10%雙氧水鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)液中，點蝕電(dian)位(wei)隨著鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)的增大而降低，在15 min的鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)果(guo)最好，超過15 min后(hou)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)果(guo)會逐漸下(xia)降。鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的生成質量與(yu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)有(you)很(hen)大關系，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)過短，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的致密(mi)性(xing)就得(de)不(bu)到保證(zheng)，但過長又會使生成的鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)受(shou)到破壞(huai)。所以當雙氧水濃(nong)度為10%，鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)為15 min時(shi)，焊接接頭點蝕電(dian)位(wei)最高，耐蝕性(xing)最好。

2.4 焊接(jie)接(jie)頭XPS分析

為(wei)(wei)了(le)考察鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)液(ye)中雙(shuang)氧(yang)水比例對(dui)焊接(jie)接(jie)頭鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，采用XPS對(dui)手工電弧(hu)焊焊接(jie)接(jie)頭經(jing)不同(tong)配比鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)液(ye)處(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)成(cheng)分(fen)進行了(le)分(fen)析。圖10和(he)11分(fen)別為(wei)(wei)經(jing)10%和(he)20%雙(shuang)氧(yang)水鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)后(hou)表(biao)(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)中Cr，Fe和(he)O的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全、窄幅掃描譜(pu)處(chu)理(li)結果。對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)576.88和(he)579.18 eV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為(wei)(wei)Cr2O3和(he)Cr(OH)3，Cr2O3和(he)Cr(OH)3有(you)(you)利于形(xing)成(cheng)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)，提高不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性。對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)為(wei)(wei)574.11 eV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為(wei)(wei)Cr的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)(zi)形(xing)態(tai)(tai)，說明試樣表(biao)(biao)面Cr并未完全氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)膜(mo)(mo)。針(zhen)對(dui)Fe2p峰(feng)(feng)，對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)為(wei)(wei)716.55 eV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為(wei)(wei)FeOOH；對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)為(wei)(wei) 711.07 eV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為(wei)(wei)Fe2O3；對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)為(wei)(wei)706.98 eV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為(wei)(wei)Fe的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)(zi)形(xing)態(tai)(tai)。711.07 eV處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)最(zui)強，可(ke)知鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)中Fe以Fe2O3存(cun)(cun)在形(xing)態(tai)(tai)為(wei)(wei)主。對(dui)O1s峰(feng)(feng)分(fen)析得到兩個擬(ni)合(he)(he)(he)峰(feng)(feng)，其中對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)為(wei)(wei)532.00 eV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為(wei)(wei)M-OH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)態(tai)(tai)，相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)有(you)(you)Cr(OH)3，CrOOH和(he)FeOOH等(deng)；對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)(neng)為(wei)(wei)530.51 eV的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)為(wei)(wei)M-O的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)態(tai)(tai)，相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)有(you)(you)Cr2O3，Fe3O4和(he)Fe2O3等(deng)。試樣表(biao)(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)中O以532.00 eV處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)(feng)最(zui)強，說明鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)O以M-OH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在形(xing)態(tai)(tai)為(wei)(wei)主[25,26]。經(jing)20%雙(shuang)氧(yang)水鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)，M-OH峰(feng)(feng)值減弱，耐蝕性較差。

圖10   經(jing)10%雙氧(yang)水鈍(dun)化后的(de)304L不(bu)銹(xiu)鋼的(de)XPS結果

圖10   經10%雙氧水鈍(dun)化后的304L不銹鋼的XPS結(jie)果

由試(shi)樣(yang)鈍化后的(de)(de)(de)(de)XPS全譜和(he)(he)Cr，Fe和(he)(he)O的(de)(de)(de)(de)精細譜分(fen)析可知，試(shi)樣(yang)表面鈍化膜(mo)中主(zhu)要有(you)CrOOH，Cr(OH)3，Cr2O3，FeOOH，Fe3O4和(he)(he)Fe2O3形(xing)態(tai)化合物，其中Fe以Fe2O3存在形(xing)態(tai)為主(zhu)。由Fe和(he)(he)Cr的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化物和(he)(he)氫氧(yang)化物組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)鈍化膜(mo)有(you)效提(ti)高(gao)了試(shi)樣(yang)表面的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性。此外，存在少量(liang)原(yuan)子形(xing)態(tai)的(de)(de)(de)(de)Cr和(he)(he)Fe，構成(cheng)了鈍化膜(mo)的(de)(de)(de)(de)局部缺陷。

3 結(jie)論(lun)

(1) 手工電弧焊焊接(jie)接(jie)頭晶(jing)粒(li)尺寸相(xiang)對(dui)較(jiao)小，在模(mo)擬海洋大(da)氣環境下腐蝕較(jiao)為(wei)輕微，耐蝕性較(jiao)好；對(dui)于同一種焊接(jie)接(jie)頭，焊縫材料為(wei)316L不銹鋼(gang)時，合金元素(su)含量較(jiao)高，耐蝕性較(jiao)好。由于熱(re)輸入導致熱(re)影(ying)響區晶(jing)粒(li)尺寸增大(da)，所以耐蝕性強弱順序為(wei)：焊縫＞母材＞熱(re)影(ying)響區。

(2) 當檸檬(meng)酸含(han)量為3%，雙氧水(shui)含(han)量為10%，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)時間為15 min時，焊接接頭不(bu)同區域均具有更高的點蝕電位(wei)，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜耐蝕性較好，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)效果(guo)較為明顯。