海水湿法焊接焊缝区域金属材料腐蚀行为特征和作用机理研究

There is increasing attention and application being given to underwater welding technology, but no one has studied the metallic materials corrosion problems of the welding zone. Underwater welding and onshore welding are very different in operating environments, resulting in underwater welding has its own characteristics, so that the metallic materials corrosion of underwater welding is significantly different from that of onshore welding. In this project, the alloying elements of the welding zone, the microstructure of the welded joints, welding processes, welding materials and environmental factors will be studied to understand the influences on corrosion process. Assess the effect mechanisms of various corrosion behaviors for welded joints and study the corrosion mechanism of the welded joints in seawater. The implementation of this project will help to understand the metallic corrosion process of underwater welded joints in seawater systematically, promote the further development of underwater welding technology, accelerate the localization of underwater welding materials and provide the theoretical basis for the successful application on engineering.

水下焊接技术目前已在国内得到重视和应用，但对水下焊接焊缝区域金属材料的腐蚀问题还无人进行专门研究。由于水下焊接和陆上焊接在焊材配方和操作环境上有很大不同，导致水下焊接具有自己的特点，从而使水下焊接焊缝区域金属材料的腐蚀情况与陆上有显著不同。本项目主要从焊缝的合金元素、焊接接头微观组织结构、焊接工艺、焊材配方及环境因素对焊缝腐蚀行为的影响进行研究，综合评定各种腐蚀行为对焊接接头使用过程的作用机制，判断腐蚀失效的影响因素，研究焊接接头在海水中的腐蚀机理。本项目的实施有助于系统、深入的认识水下焊接焊缝区域金属材料的腐蚀过程，推动水下焊接技术的进一步发展，加速水下焊接材料和焊接设备的国产化，为水下焊接技术在工程上的成功应用提供理论依据。

我国的水下焊接技术与世界发达国家相比，还存在相当大的差距，对水下焊接接头的腐蚀寿命研究并不系统，对腐蚀机理问题还不明确。水下焊接接头在海水中的腐蚀是一个复杂的过程，腐蚀过程受焊接材料、焊接过程及焊接环境的影响，会存在电偶腐蚀、晶间腐蚀及氢脆导致的氢致开裂等腐蚀问题。.本项目系统研究了水下焊接接头表面形貌、微观组织结构、力学性能、各种腐蚀行为及其相互作用，分析其在海水中的腐蚀机理，判断了各种腐蚀行为对水下焊接接头在海水中腐蚀过程的主次影响。. 本项目采用低合金高强钢CCSE40作为母材，采用奥氏体不锈钢焊条来保证焊缝强度，研究了水下焊接接头在海水中存在的电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀问题和扩散氢含量，结果表明，电偶腐蚀为主要的腐蚀形式，腐蚀电位呈现梯度分布现象，焊缝中心区域电位最正，从焊缝到母材电位逐渐变负。越靠近焊缝区，电位梯度越大，越容易发生腐蚀，而母材区由于距离焊缝较远，面积较大，焊缝对其阳极极化作用不明显。当腐蚀产物在热影响区和母材表面生成后，由于热影响区和母材表面的电位不同，生成的腐蚀产物不同。热影响区表面生成的腐蚀产物结构致密，阻碍了溶解氧的扩散，对热影响区起到了保护作用。而母材表面的腐蚀产物结构疏松，对母材基体没有起到保护作用，从而导致在海水中长期浸泡母材的腐蚀速度要大于热影响区。焊缝和热影响区存在比较高的晶间腐蚀敏感性，焊接环境和焊接材料对焊接接头中扩散氢的含量有很大影响。焊缝对应力腐蚀最敏感，母材最不敏感。从断口形貌来看，焊缝和母材是韧性断裂，热影响区是准解理断裂。焊缝韧窝中心有夹杂相，在主断裂面上存在大量呈台阶状扩展的二次裂纹的典型形貌，这些说明水下焊接接头在海水中存在氢脆断裂机制。. 本项目所取得的成果有助于系统、深入的认识水下焊接焊缝区域金属材料的腐蚀过程，推动水下焊接技术的进一步发展，为水下焊接技术在工程上的成功应用提供理论依据。