。42 北京科技大学学报 第31卷 1.2电化学测量 表2J6A土壤模拟溶液的组成 为测试各微区的极化曲线，需制备专用的试样 Table 2 Composition of J6A solution gLI 用胶带封闭试样，在所要测试的部位（如焊缝、热影 NaHCO3 KCI CaClz MgS04"7H20 响区以及母材等各个不同热经历微区域暴露一个 0483 0122 0137 0.131 固定尺寸的微型小孔，其余胶带的边缘部位用硅胶 严密封闭，以防进水和产生缝隙腐蚀.实验温度为 2实验结果 室温. 使用北京中腐公司开发制造的PS一268A型电 2.1焊接接头各微区的显微组织 化学测试系统.实验采用三电极体系，参比电极采 焊接接头试样包括焊缝区、热影响区和母材区. 用饱和甘汞电极，辅助电极采用铂电极，试样为研究 对于焊接热影响区(HAZ)的显微组织分布，有不同 电极.采用管线钢现场土壤模拟溶液J6A为实验溶 的分类方法0.按其所经历热循环的差异，将焊 液（化学组成见表2）.分别测试焊缝、热影响区的各 接热影响区划分为过热区、正火区、不完全正火区和 个微区域以及母材的极化曲线，测量极化阻力R, 回火区四个微区区段. 确定零电流电位E=0以及塔菲尔常数Ba和β。，根 图1给出了Q235管线钢焊接接头试样焊缝、 据Stem-Geary方程式，利用线性极化技术可求得自 热影响区和母材的显微组织分布情况，能够清楚地 腐蚀电流密度ir,通过法拉第定律即可求得体系 分辨出各个区域的显微组织存在很大差异.焊接接 的腐蚀速度. 头试样各微区部位的金相显微组织如图2所示. 200m 3 5) 6 ①焊缝区：②熔合线：③过热区：④正火区：⑤不完全正火区：@回火区：⑦母材 图1Q235管线钢焊接接头上的显微组织变化 Fig I Distribution of metalographic microstructure on a welded joint of Q235 steel 图2()为焊缝区，此处指焊缝熔融区，主要为 产生应力腐蚀破坏的最薄弱环节. 粗大的二次结晶组织一柱状铁素体，并有少量珠光 图2（©）为正火区，又称细晶区或相变重结晶 体，少部分铁素体具有魏氏组织的形态.虽然焊缝 区，其组织为铁素体和珠光体.此区加热温度在 组织较粗大，但其晶粒尺寸较一致，化学成分接近， A3~1100℃之间.在加热过程中，铁素体和珠光 组织仍趋于平衡状态. 体全部转变为奥氏体，即产生金属的重结晶现象. 图2(b)为过热区，又称粗晶区.过热区是魏氏 由于加热温度稍高于A3,奥氏体晶粒尚未长大，冷 组织，其组织由粗大的铁素体和珠光体组成.该区 却后将获得均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于 的加热温度范围为1100~1350℃由于受热温度 热处理时的正火组织，故又称为正火区或相变重结 很高，使奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却后得 晶区. 到晶粒粗大的低热组织，故称为过热区.此区的塑 图2(d山为不完全正火区，又称不完全相变重结 性差，韧性低，成为管线钢的韧性谷区，且硬度也高. 晶区，它的温度范围在A1~A之间.由于只有一 在有的情况下，如气焊导热条件较差时，可获得魏氏 部分组织发生了相变重结晶过程，因而该区在冷却 体组织.热影响区的过热组织在焊接时，该处金属 后由发生相变的细小组织和未发生相变的粗大组织 处于局部融化状态，晶粒十分粗大且粗细不均，化学 组成.其组织是铁素体和珠光体.焊接时，加热温 成分也极不均匀，组织和成分都处于极不平衡状态. 度在Ad~A3之间的金属区域为不完全重结晶区. 所以，这种成分不同、组织粗细不均匀的混晶区是易 当低碳钢的加热温度超过A时，珠光体先转变为1.2 电化学测量 为测试各微区的极化曲线, 需制备专用的试样 . 用胶带封闭试样, 在所要测试的部位( 如焊缝、热影 响区以及母材等各个不同热经历微区域) 暴露一个 固定尺寸的微型小孔, 其余胶带的边缘部位用硅胶 严密封闭, 以防进水和产生缝隙腐蚀.实验温度为 室温 . 使用北京中腐公司开发制造的 PS -268A 型电 化学测试系统.实验采用三电极体系, 参比电极采 用饱和甘汞电极, 辅助电极采用铂电极, 试样为研究 电极 .采用管线钢现场土壤模拟溶液 J6A 为实验溶 液( 化学组成见表2) .分别测试焊缝、热影响区的各 个微区域以及母材的极化曲线, 测量极化阻力 R p, 确定零电流电位 Ei =0以及塔菲尔常数 βa 和 βc, 根 据S tern-Geary 方程式, 利用线性极化技术可求得自 腐蚀电流密度 i corr, 通过法拉第定律即可求得体系 的腐蚀速度[ 8] . 表 2 J6A 土壤模拟溶液的组成 Tabl e 2 Composition of J6A solution g·L -1 NaHCO3 KCl CaCl2 MgSO4·7H2O 0.483 0.122 0.137 0.131 2 实验结果 2.1 焊接接头各微区的显微组织 焊接接头试样包括焊缝区、热影响区和母材区. 对于焊接热影响区( HAZ) 的显微组织分布, 有不同 的分类方法 [ 9-10] .按其所经历热循环的差异, 将焊 接热影响区划分为过热区、正火区、不完全正火区和 回火区四个微区区段. 图 1 给出了 Q235 管线钢焊接接头试样焊缝、 热影响区和母材的显微组织分布情况, 能够清楚地 分辨出各个区域的显微组织存在很大差异 .焊接接 头试样各微区部位的金相显微组织如图 2 所示 . ①焊缝区;②熔合线;③过热区;④正火区;⑤不完全正火区;⑥回火区;⑦母材 图 1 Q235 管线钢焊接接头上的显微组织变化 Fig.1 Distribution of metallographic microstructu re on a w elded join t of Q235 steel 图 2( a) 为焊缝区, 此处指焊缝熔融区, 主要为 粗大的二次结晶组织 -柱状铁素体, 并有少量珠光 体, 少部分铁素体具有魏氏组织的形态.虽然焊缝 组织较粗大, 但其晶粒尺寸较一致, 化学成分接近, 组织仍趋于平衡状态 . 图 2( b) 为过热区, 又称粗晶区.过热区是魏氏 组织, 其组织由粗大的铁素体和珠光体组成.该区 的加热温度范围为 1 100 ～ 1 350 ℃.由于受热温度 很高, 使奥氏体晶粒发生严重的长大现象, 冷却后得 到晶粒粗大的低热组织, 故称为过热区.此区的塑 性差, 韧性低, 成为管线钢的韧性谷区, 且硬度也高 . 在有的情况下, 如气焊导热条件较差时, 可获得魏氏 体组织 .热影响区的过热组织在焊接时, 该处金属 处于局部融化状态, 晶粒十分粗大且粗细不均, 化学 成分也极不均匀, 组织和成分都处于极不平衡状态 . 所以, 这种成分不同 、组织粗细不均匀的混晶区是易 产生应力腐蚀破坏的最薄弱环节 . 图 2( c) 为正火区, 又称细晶区或相变重结晶 区, 其组织为铁素体和珠光体.此区加热温度在 Ac3 ～ 1 100 ℃之间.在加热过程中, 铁素体和珠光 体全部转变为奥氏体, 即产生金属的重结晶现象. 由于加热温度稍高于 Ac3, 奥氏体晶粒尚未长大, 冷 却后将获得均匀而细小的铁素体和珠光体, 相当于 热处理时的正火组织, 故又称为正火区或相变重结 晶区. 图 2( d) 为不完全正火区, 又称不完全相变重结 晶区, 它的温度范围在 Ac1 ～ Ac3之间 .由于只有一 部分组织发生了相变重结晶过程, 因而该区在冷却 后由发生相变的细小组织和未发生相变的粗大组织 组成 .其组织是铁素体和珠光体 .焊接时, 加热温 度在 A c1 ～ A c3之间的金属区域为不完全重结晶区. 当低碳钢的加热温度超过 Ac1时, 珠光体先转变为 · 42 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷