Page 59 - 腐蚀与防护2024年第十一期

刘雪辉, 等: 高强低合金钢焊接接头在海水中的初期腐蚀行为

图3 高强低合金钢焊接接头不同区域在海水中浸泡1h后的电化学阻抗谱

Fi g 3 Bode p lot a andN yq uist p lot b ofdifferentzonesofhi g hstren g thlowallo y steelwelded j ointimmersedinseawaterfor1h

见, 在10mHz下焊缝区的 | Z| 值最大, 耐蚀性最 区、 热影响区、 母材区。电化学阻抗测试结果与极化
好。从 N yq uist 图可见, 焊缝区的容抗弧半径大于 曲线测试结果一致。
热影响区和母材区, 表明在浸泡初期焊缝区的耐蚀
性最高, 母材区最低。采用图4所示等效电路图对
代表溶液电
电化学阻抗数据进行拟合。图中, R s
分别代表腐蚀产物膜的电阻和常相
阻, R 1 和 CPE 1
分别代表电荷转移电阻和双
位角元件, R 2 和 CPE 2

电层的常相位角元件。通过 ZSim p Win3.10 软件 图4 高强低合金钢焊接接头不同区域在海水中的等效电路图

拟合的电化学参数见表 2 。结果表明, 高强低合金 Fi g .4 E q uivalentcircuitdia g ramfordifferentzonesofhi g h

钢焊接接头不同区域耐蚀性从高到低排序为焊缝 stren g thlowallo y steelwelded j ointinseawater

表2 电化学阻抗谱的拟合电化学参数

Tab.2 Fittedelectrochemical p arametersofEIS
CPE 1 CPE 2
区域 R s Ωcm ) R 1 Ωcm ) R 2 Ωcm )
2
2
2
/(·
/(·
/(·
n
n
-1
-1
(
(
Y 0 Ω · s · cm -2 ) n 1 Y 0 Ω · s · cm -2 ) n 2

母材区 6.47 36.8 1.2×10 -4 0.95 1255 3.1×10 -4 0.68

热影响区 7.22 38.7 2.0×10 -4 0.88 1333 2.6×10 -4 0.73

焊缝区 9.68 38.9 1.6×10 -4 0.87 1461 6.2×10 -5 0.70

2.3 SKP测试结果 腐蚀的电位差( 大于200mV ) , 因此可以初步判断
[ 15 ]
与传统 EIS技术相比, SKP是通过振动电容器方 浸泡前, 高强低合金钢焊接接头不易发生电偶腐蚀。
法测量金属表面的功函数。功函数是金属的重要属 浸泡前高强低合金钢焊接接头不同区域的电位有所
性, 其值对应于伏打电势。 SKP可以在无破环、 无接 差异, 焊缝区的电位最正, 热影响区次之, 母材区的电
触的情况下原位测量探针和样品之间的伏打电势差。 位最负, 表明母材区发生腐蚀的倾向最大。在海水中

金属腐蚀电位与SKP测量的伏打电势差之间存在线 浸泡1h后高强低合金钢焊接接头表面电位发生了
性关系 [ 13 ] 。伏打电势取决于材料本身电子逸出的能 明显改变, 分布在-461~-126mV , 最高电位和最

力, 也受金属 / 空气界面性质的影响( 例如氧化和吸 低电位的差值增大为335mV , 这表明高强低合金钢

附), 如果金属表面有锈层覆盖, 会导致金属表面电子 焊接接头在海水中的腐蚀驱动力增大。浸泡 1h
逸出困难, 提高其表面功函数 [ 14 ] 。所以 SKP测量的 后, 母材区的电位发生了明显正移, 电位值最大, 热
电位可用于判断腐蚀反应的倾向性, 低电位下电化学 影响区电位的正移幅度次之, 焊缝区电位正移幅度

反应的倾向增强。在海水中浸泡不同时间后高强低 最小。 SKP测试结果表明, 在海水中浸泡1h后高
合金钢焊接接头的SKP测量结果如图5所示。从图 强低合金钢焊接接头母材区表面的电位波动最大,
5可以看出, 浸泡前, 高强低合金钢焊接接头表面的 说明其表面状态改变最大, 腐蚀程度最大。焊缝区
电位分布在-670~-490mV , 最高电位和最低电位 的表面状态改变较小, 腐蚀程度较低。当高强低合

的差值为180mV , 低于文献报道的触发显著微电偶 金钢焊接接头在海水中浸泡7h 后, 表面电位再次
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