钛及其合金具有的优异综合性能广泛应用于航空、航天、化工、电力、医疗等领域，因其良好的耐腐蚀性能而成为石油化工、化学工业、能源工业、医药等行业的装备材料，在海洋工程中的应用增长迅速，已成为海洋环境中应用最成功的工程金属。

    钛及钛合金的加工工艺

    焊接是钛及钛合金在制造设备时最常用的加工工艺之一，焊缝处的耐腐蚀性能是影响设备最终使用寿命的一个重要因素。

    腐蚀电位

    腐蚀电位是腐蚀电化学的基本参数之一，通过测量材料在海水中的腐蚀电位可以研究其耐腐蚀性能。腐蚀电位与材料的化学成分、金相组织、热处理工艺、变形与应力及表面状态等因素有关。

    测试与分析方法

    本文将测试自动焊及手动焊两种焊接方式焊接纯钛TA2试样的焊缝及母材在海水中的腐蚀电位，并分析三种材料的化学成分，观察其金相组织，研究化学成分及金相组织对纯钛TA2腐蚀电位的影响。

    试验

    1 试验材料

    实验采用牌号TA2规格δ6mm的纯钛板，化学成分见表1。

    表1 TA2的化学成分（%）

    2 试验方法

    采用自动焊和手动焊两种焊接方式将TA2纯钛板焊接后，分别在母材及焊缝处取10×10或Ф10大小样品，在海水（中性3.5%NaCl溶液）中测量腐蚀电位。

    测量仪器为ZRA-1电偶腐蚀计，以每组三件样品腐蚀电位的均值作为此种材料的腐蚀电位值。

    对测试过腐蚀电位的试样进一步打磨抛光、腐蚀后在40MAT型金相显微镜下观察其金相组织。

    结果与讨论

    1 自腐蚀电位

    由图1可以看出，三种材料的稳定腐蚀电位值相差不大，母材试样的略高，自动焊焊缝试样的较低，手动焊焊缝试样的则居中。

    2 化学成分

    由表1可见：母材各项化学成分均在标准值范围内；自动焊焊缝试样的C、N两种元素含量超标，C元素超标25%，N元素超标67%；手动焊焊缝试样的N元素含量超标，超标33%。

    三种材料的气体元素含量出现了差异，但其在海水中的自腐蚀电位却相差不大，这说明对于纯钛TA2而言，气体元素含量的差异对海水中自腐蚀电位的影响不大。

    3 金相组织

    图2 试样金相组织照片

    从图2中可以看出：母材试样为单相等轴的α组织，晶粒度6.0级。手动焊与自动焊焊缝试样的金相组织均是边界呈锯齿状的大晶粒，在晶粒内间或分布有针状马氏体。三种试样的金相组织差异较大，但其在海水中的自腐蚀电位相差不大，这表明金相组织差异对3种试样在海水中自腐蚀电位的影响较小。

    结论

    1）自动焊及手动焊两种焊接方式均会造成TA2焊缝气体元素含量超标；

    2）化学成分差异对TA2在海水种自腐蚀电位的影响不大；

    3）组织形貌差异对TA2在海水种自腐蚀电位的影响不大；

    4）TA2自动焊及手动焊焊缝的组织均为粗大锯齿状α相+少量针状马氏体组织。

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责任编辑：王元

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