媒介

钛及其合金由于拥有密度幼、比强度高、优良的塑性和韧性及优异的耐侵蚀性，宽泛利用于航空航天、航海造船、车辆工程、生物医疗、石油化工等行业[1-5]。良好的力学机能和耐侵蚀机能使得TA2在石化行业备受青睐，在热互换器及各类化学反映容器等产品上得到了有效的利用[6-8]。由于TA2存在易吸氢、易氧化、不易焊接等特点[9-11]，目前大无数钻研重要集中在焊接方式的选择和焊接工艺节造两方面，而对于焊接接头的微观组织、力学机能及耐侵蚀机能的钻研较少，因而深刻钻研TA2焊接接头的微观组织、力学机能及电化学耐蚀机能，可更好的为涉及TA2材质的工业化利用及产品出产造作提供理论借鉴及工程利用参考。

1、试验资料与步骤

1.1试验资料

试验用母材拔取厚度为10mm的TA2试板，焊材选用焊丝ERTA2ELI，资料化学成分详见表1。

1.2焊接步骤及工艺参数

装配前用化学试剂（VHF∶VHNO₃∶VH₂O=4∶17∶79）对TA2试板及焊丝ERTA2ELI进行酸洗，用水洗濯干净。焊前使用无水乙醇再次对TA2试板及焊材进行擦拭，选取TIG焊步骤进行焊接，焊接过程当选取接触式测温仪对试件进行测温，保障试件最大层路间温度≤120℃，钨极直径Φ2.4mm，电流衰减功夫4~5s，
；て澹骸99.99%Ar，
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；て澹┘5MPa（背面
；て澹，提前通气功夫10~15s，延后停气功夫25~30s，其余焊接工艺参数详见表2。

1.3试验步骤

TA2试板在焊接实现后进行射线检测（RT）及渗入检测（PT），未发现缺点。使用WE-60液压全能资料试验机进行拉伸试验及弯曲试验，使用Kroll试剂对金相试样进行侵蚀，使用AXIOVERT200MAT金相显微镜对焊接接头微观组织进行观察，使用NI500金属摆锤冲击试验机进行焊接接头的冲击试验，使用HVS-50维氏硬度计测试焊接接头硬度，载荷98N，加载功夫15s。使用Apollo300扫描电镜观察冲击试样断口描摹。使用RST5202F电化学工作站，测定母材和焊接接头别离在10%HCl溶液及10%NaCl溶液中的极化曲线，得出自侵蚀电位E_corr、自侵蚀电流密度I_corr及钝化电流密度I_pass，电极选取三电极法，参比电极为尺度鼓和甘汞电极，辅助电极为铂电极，试样为工作电极，试验温度为20℃，动电位扫描，扫描速度为0.15mV/s。图1所示为焊接接头示意图及截面宏观描摹。

2、试验了局与分析

2.1力学机能

2.1.1抗拉强度及弯曲机能

凭据NB/T47014—2023《承压设备焊接工艺评定》，别离对焊接接头进行拉伸试验及弯曲试验。拉伸试验了局显示，试样断裂地位均为焊缝，焊接接头抗拉强度别离为492MPa、480MPa，满足母材的抗拉强度要求（≥400MPa）。焊接接头的弯曲试验压头直径为100mm，弯曲角度为180°，面弯及背弯各2个试样拉伸了局均合格，无裂纹，注明焊接接头弯曲机能优良。

2.1.2冲击机能

为了钻研焊接接头的冲击机能，凭据GB/T229—2020《金属资料夏比摆锤冲击试验步骤》对其进行了室温冲击试验，试样尺寸为7.5mm×10mm×55mm，了局如图2所示。

从图2可看出，母材和扰装响区均匀吸收能量为140~150J，母材的均匀冲击吸收能量高于扰装响区均匀冲击吸收能量，焊缝区域的均匀冲击吸收能量最低，为90~100J。

焊接接头冲击试样断口描摹如图3所示。从图3（a）中可看出，TA2母材的断口韧窝数量多且尺寸幼。从图3（b）中发现，扰装响区的断口也存在大量的韧窝，但相比母材区域而言，该区域的韧窝尺寸增大。相比前两个区域，焊缝区的韧窝数量大幅度削减，韧窝的深度变浅，同时存在肯定量的解理幼平面，如图3（c）所示。

2.1.3硬度

对焊接接头的分歧区域进行硬度测试，了局如图4所示。从图4中可看出，焊缝区域的硬度最大值为178HV1.0，高于扰装响区及母材区域的硬度最大值，母材区域的硬度最低，焊接接头最大硬度值与最幼硬度值的差值为14HV1.0。

2.2显微组织

对焊接接头进行微观组织观察，了局如图5所示。从图5（a）可看出，TA2母材的组织为等轴α相，晶粒尺寸较幼，散布均匀。从图5（b）可发现，扰装响区组织为粗壮的α相和不规定锯齿状α相。相比母材晶粒的粗化，在肯定水平上恶化了该区域的机能。在图5（c）中，发现焊缝组织中存在针状马氏体（α?相），该马氏体是高温β相以很快的冷却速度冷却下来，以非扩散大局转造成的过鼓和α相，这种马氏体不具备钢中马氏体那样显著的强化作用，但也拥有肯定的强化作用。因而，马氏体的存在使得焊缝区域的冲击机能降落，硬度升高。

2.3电化学侵蚀

为钻研TA2母材和焊接接头别离在10%HCl溶液及10%NaCl溶液中的电化学侵蚀机能，对TA2母材和TA2焊接接头别离进行电化学侵蚀试验，极化曲线如图6所示，自侵蚀电位E_corr、自侵蚀电流密度I_corr及钝化电流密度I_pass见表3。

从图6可看出，TA2母材和TA2焊接接头均拥有较宽的不变钝化电位，注明钝态不变，在两种溶液中均拥有优良的耐侵蚀性。从表3可看出，在10%HCl溶液和10%NaCl溶液中，TA2母材自侵蚀电位E_corr大于TA2焊接接头的自侵蚀电位E_corr，对于自侵蚀电流I_corr而言，TA2母材幼于TA2焊接接头，TA2母材钝化电流密度I_pass幼于TA2焊接接头的钝化电流密度I_pass。相比自侵蚀电位Ecorr及自侵蚀电流密度I_corr，钝化电流密度I_pass是更为沉要的参数，钝化电流密度I_pass越幼，钝化膜对侵蚀介质的屏蔽能力越强，钝化膜的溶化速度越幼，耐侵蚀机能越强[12-13]，同时自侵蚀电位E_corr越负，自侵蚀电流I_corr越大，资料产生电化学侵蚀的偏差越大[14-15]，因而可得出，在上述两种溶液中，TA2母材电化学侵蚀机能优于TA2焊接接头的电化学侵蚀机能。相比母材，扰装响区α相晶粒粗壮，焊缝区域存在针状马氏体，晶界缺点较多，容易先产生侵蚀，最终导致TA2母材电化学侵蚀机能优于TA2焊接接头的电化学侵蚀机能。

3、结论

（1）TA2板材焊接接头经无损检测未发现焊接缺点，焊接接头抗拉强度为492MPa、480MPa
；弯曲机能优良。

（2）TA2母材和扰装响区均匀吸收能量140~150J，母材的均匀冲击吸收能量高于扰装响区均匀冲击吸收能量，焊缝区域均匀冲击吸收能量最低，90~100J
；TA2焊接接头中焊缝区域的最高硬度值178HV1.0，高于扰装响区及母材区域的最高硬度值，母材区域的硬度值最低，164HV1.0。

（3）TA2母材组织为等轴α相，扰装响区组织为粗壮的α相+不规定锯齿状α相，焊缝组织中存在针状马氏体（α?相）。

（4）相比TA2扰装响区，TA2母材区的冲击断口韧窝数量较多且尺寸较幼。焊缝区的韧窝数量少，深度浅，同时存在肯定量的解理幼平面。

（5）在10%HCl溶液和10%NaCl溶液中，TA2母材电化学侵蚀机能优于TA2焊接接头电化学侵蚀机能。

参考文件：

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作者简介：高成龙 （1988—），男，高级工程师，硕士钻研生，重要从事电站锅炉、压力容器及核设备的焊接工艺钻研工作。

收稿日期：2023-08-08

批改返回日期：2024-03-15

编纂：袁雪婷