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关于焊缝腐蚀的原因和应对

更新日期:2017年8月7日 大字 小字
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关于焊缝腐蚀的原因和应对

 

焊缝涂层开裂的原因

在防腐施工时,发现原有焊缝高起的堆焊处,变成凹进或甚至低于钢板表面,这事例说明焊缝处比其他地方易产生锈蚀,并且很严重,据分析主要原因有,焊接时的热影响残余应力,使受影响的焊缝区域的材质耐锈蚀性明显降低。还有焊缝金属材质活泼性大于其他地方金属,焊缝的金属成为腐蚀电池中的阳极(被腐蚀体),而面积较大的其他金属成为较大的阴极。所以在焊缝位置的涂层非常容易开裂,不论是无机富锌涂料还是环氧涂料,在焊缝位置,尤其是角焊缝位置都有开裂的趋势。焊缝涂层开裂的原因有多种,包括;表面处理不彻底、涂层过厚、表面处理不彻底、结构上的影响、介质的影响、残余应力等。

表面处理不彻底


    果焊缝表面处理不彻底,焊缝表面太光滑、或太粗糙、表面焊渣药皮残留、表面有锈蚀、表面含有灰尘等异物都会导致涂料涂装的涂层附着力欠佳或导致涂层开裂。没有合适的表面粗糙度,表面焊缝太光滑,涂料涂装的涂层在表面接触面积小,附着力减弱。如果焊缝表面由于焊接技术差,也没有进一步处理,表面太粗糙,喷涂的涂料涂装涂层没有很好湿润表面,没有和焊缝完全湿润接触,涂料涂装涂层的附着力就欠佳。如果表面有锈蚀或有灰尘等异物都会阻挡涂层和金属表面的充分接触,涂层就非常容易从表面脱落开裂。
  
焊缝涂层过厚


     由于焊缝位置的涂层厚度很难控制,如果超过涂料厂商规定的最大厚度,或更大都会导致该处涂料涂层容易开裂。喷涂技术不够熟练的油漆工,在喷涂时,多于的涂料会由于流淌而堆积在角焊缝表面,使该处涂层厚度多达500微米,甚至1mm 或更多。如此厚的涂层就会在固化时产生应力,过大的应力会破坏涂层内聚力,使该处焊缝的涂层容易开裂。

 

金属成分的影响

    焊缝金属的成分通常不同于母体材料,而且焊缝的冶金情况也不同于母体材料。因此,常见的机械性质是不同的,而且大多是低品质的。调整焊缝金属的成分使之提供在铸造条件下(焊缝是铸造出来的)与母体材料在锻造条件下的相同强度是不容易的。在含碳、碳一锰和低合金钢情况下,可通过加入少量镍、钒、铜、铝或铬到焊条中,使之达到与母体材料近似的强度。

但加入合金添加剂会有副作用,生成对母体材料来说作为“阴极”的焊缝,在这两个金属之间造成双金属接触电池作用腐蚀。 

结构上的影响

焊接中的母体材料通常是锻轧制的,如板块、挤出件、拉伸件或锻造件。而焊缝金属通常是铸造结构。焊缝两边热影响区的结构和受热影响程度取决于焊接的形状、焊接过程输出的热以及母体材料的硬化程度。热影响区的微结构可以是铁素体、珠光体或马氏体,所以它的耐蚀性有相当大的不同,这取决于所接触的介质。

 

介质的影响

     专家在脱氧海水和微酸性二氧化碳系统中对焊缝腐蚀进行了不少研究,认为含镍焊条可完全解决这个问题。但后来发现在二氧化碳系统中还会加速焊缝金属的腐蚀。但当进行化学处理,如添加农药时,氧气含量的微小变化会引起焊缝腐蚀速率的严重波动。在输油系统中,由于存在有C0},情况变得相当复杂。焊缝中的每一区域随流体动力学、流体的化学性质,特别是pH值的变化而变化。甚至流速的微小变化会引起流体对管壁剪切应力的变化,从而改变了管壁保护膜的保护特性,提高了焊缝局部的磨蚀作用。

 

残余应力

    每一次焊接操作均会产生残余应力。当熔化的焊缝冷却和固化时,产生了收缩作用,焊缝两边的金属出现塑性变形。当整个构件冷却到室温时,留下屈服残余应力。应力腐蚀开裂是在特殊腐蚀性物质与张应力共同作用造成的。这张应力可以是塑性变形带来的,也可以是残存的,而且可以影响整条焊缝,见表1。一些应力腐蚀开裂现象在非常高的应力下才发生。通过低温热处理,可以避免这些材料的焊缝发生这种破坏,如OH-, N03一和co/co:对碳钢所产生的应力腐蚀开裂,在许多实际应用中通过焊接后的热处理,把残余应力降到焊缝临界应力以下。在弯曲操作中要特别注意焊缝,否则会导致发生缝隙腐蚀,并成为应力腐蚀开裂的诱发点。

 

总结

焊缝锈蚀相对周围金属只是局部的锈蚀问题,这种局部锈蚀现象比起大面积锈蚀发展趋势要快的多,因锈蚀作用力集中,如锈蚀集中于同一小范围内,它的危险性将很大,可能使焊缝强度减弱产生裂纹或锈蚀穿孔。所以在焊缝区域涂装时要加倍重视。

针对焊缝锈蚀,北京泽马新技术有限公司以20年的防腐涂装经验。焊缝最好是喷砂处理达到Sa2.5级,不能喷砂时,应手工打磨达到St3级,喷砂、打磨粗糙度控制在25~40μm范围。并去除基体表面的油污、残锈、氧化皮等。 

焊缝涂装前最好预先用手工预先涂装一次,使用漆刷使涂料深入到焊缝的凹陷、缝隙、不平整等处,对焊缝有较完整的封闭并且膜厚得到了加强,可避免因喷涂漆雾不易到达产生的涂层缺陷。

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