Effect of Temperature on the Electrochemical Corrosion Behaviour of Super Austenitic Stainless Steel 254SMO Joints for Double-sided Synchronous TIP TIG Arc Butt Welding

LANG Zeyu; WANG Lulu

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.01.02

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Effect of Temperature on the Electrochemical Corrosion Behaviour of Super Austenitic Stainless Steel 254SMO Joints for Double-sided Synchronous TIP TIG Arc Butt Welding
Vol. 55, Issue 1, Pages: 9-18(2025)
Received：17 January 2024，

Revised：2025-03-10，

Published：20 January 2025
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.01.02
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郎泽宇，王璐璐.温度对超级奥氏体不锈钢254SMO双面双弧TIP TIG焊接头点蚀行为的影响［J］.电焊机，2025，55（1）：9-18. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.01.02.

LANG Zeyu, WANG Lulu.Effect of Temperature on the Electrochemical Corrosion Behaviour of Super Austenitic Stainless Steel 254SMO Joints for Double-sided Synchronous TIP TIG Arc Butt Welding[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(1): 9-18. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.01.02.

摘要

双面双弧TIP TIG焊是一种可以有效降低焊接热输入的焊接方法，采用双面双弧TIP TIG焊对4 mm厚的254SMO超级奥氏体不锈钢板进行焊接，并系统研究了温度对其点蚀行为的影响。通过动电位极化、循环极化、Mott-Schottky和EIS等电化学测试，并结合腐蚀形貌观察，发现254SMO接头的母材区、过渡区和焊缝区均发生了点蚀，其中过渡区点蚀最严重。随着温度的升高，接头的耐蚀性逐渐下降，临界点蚀温度在40~45 ℃之间。在不同的温度下，接头的耐点蚀性能与母材相近，达到工程中使用标准。接头和母材钝化机制相同，钝化膜均表现出n-p型半导体特征。但当温度高于45 ℃时，254SMO接头表面膜的稳定性略低于母材。

Abstract

Double-sided synchronous TIP TIG arc butt welding (DSTTABW) is a welding technology that can effectively reduce the heat input during welding. In this paper

4 mm thick 254SMO super austenitic stainless steel plate was welded using DSTTABW and the effect of temperature on the pitting behaviour was investigated by using electrochemical workstation

including potentiodynamic polarization

cyclic potentiodynamic polarization

Mott-Schottky (M-S) and EIS tests. The results show that the base metal area

transition area and welded area have pit corrosion

of which the transition area is the most serious. The corrosion resistance of the 254SMO joints decreases with the increasing temperature

and the critical pitting temperature locates at the temperature between 40 ℃ and 45 ℃. The pitting resistance of the joint is equivalent to that of base material

and both meet the engineering standard. The joints and the base material passive as the same mechanism

and the passivation film show n-p type semiconductor characteristics. But the film stability on the surface of 254SMO joints is slightly lower than that of the base material when the temperature is greater than 45 ℃.

关键词

Keywords

references

贺志豪，贾建文，李阳，等 . 超级奥氏体不锈钢在模拟烟气脱硫冷凝液中的钝化行为研究［J］. 中国腐蚀与防护学报， 2023 ， 43 （ 02 ）： 408 - 414 .

HE Z H ， JIA J W ， LI Y ， et al . Passivation behaviour of super austenitic stainless steel in simulated flue gas desulphurisation condensate ［J］. Chinese Journal of Corrosion and Protection ， 2023 ， 43 （ 02 ）： 408 - 414 .

窦云鹏，王昕，崔中雨 . 254SMO超级奥氏体不锈钢在模拟脱硫烟气冷凝液中的钝化行为［C］// 第十届全国腐蚀大会，江西， 2019 .

孙长庆 . 超级奥氏体不锈钢的发展，性能与应用（上）［J］. 化工设备与管道， 1999 （ 06 ）： 38 - 44 .

SUN C Q . Development， properties and applications of super austenitic stainless steels ［J］. Chemical Equipment and Piping ， 1999 （ 06 ）： 38 - 44 .

孙长庆 . 超级奥氏体不锈钢的发展，性能与应用（下）［J］. 化工设备与管道， 2000 （ 01 ）： 52 - 57 .

SUN C Q . Development， properties and application of super austenitic stainless steel ［J］. Chemical Equipment and Piping ， 2000 （ 01 ）： 52 - 57 .

LI Y N ， ZOU D N ， LI M M ， et al . Effect of cooling rate on segregation characteristics of 254SMO super austenitic stainless steel and pitting corrosion resistance under simulated flue gas desulfurization environment ［J］. Journal of Materials Science ， 2023 ， 58 （ 9 ）： 4137 - 4149 .

AHMAD S ， MALIK A U . Corrosion behaviour of some stainless steels in chlorinated Gulf seawater ［J］. Journal of Applied Electrochemistry ， 2001 ， 31 （ 9 ）： 1009 - 1016 .

LIAO L H ， LI J Y ， XU F H ， et al . Cold deformation for ameliorating the corrosion resistance of 654SMO in a high-temperature simulated seawater environment： the combined effect of texture and twinning boundaries ［J］. Journal of Materials Science ， 2021 ， 56 （ 31 ）： 17505 - 17526 .

CHEN X ， XIONG Q Y ， ZHU F ， et al . The Effects of Chloride Anions on Corrosion and Passivation Behavior of 254SMO Stainless Steel in Water Absorbed of Blast Furnace Gas （BFG）［J］. International Journal of Electrochemical Science ， 2018 ， 13 （ 2 ）： 1656 - 1665 .

吕迎玺 . 高Mo超级奥氏体不锈钢耐Cl-腐蚀性能分析［J］. 中国腐蚀与防护学报， 2022 ， 42 （ 05 ）： 765 - 770 .

LV Y X . Analysis of Cl-corrosion resistance of high Mo super austenitic stainless steel ［J］. Chinese Journal of Corrosion and Protection ， 2022 ， 42 （ 05 ）： 765 - 770 .

刘欣芳 . 904L和254SMO超级奥氏体不锈钢在高氯酸性环境中的点蚀行为研究［D］. 北京：北京化工大学， 2018 .

LIU X F . Study on the pitting behaviour of 904L and 254SMO super austenitic stainless steels in a highly chlorinated acidic environment ［D］. Beijing ： Beijing University of Chemical Technology ， 2018 .

TRANCHIDA G ， CLESI M ， DI FRANCO F ， et al . Electronic properties and corrosion resistance of passive films on austenitic and duplex stainless steels ［J］. Electrochimica Acta ， 2018 ， 273 ： 412 - 423 .

OLSSON J . Stainless steels for desalination plants ［J］. Desalination ， 2005 ， 183 （ 1 ）： 217 - 225 .

CHEN J P ， ZHOU Q Y ， LIU Y ， et al . Influence of Temperature on the Corrosion Behavior of 18Mn-18Cr Austenitic Stainless Steel in 3.5 wt.% NaCl Solution ［J］. International Journal of Electrochemical Science ， 2022 ， 17 （ 10 ）： 22105 .

刘文强，王丽君，张福成，等 . 超级奥氏体不锈钢发展及第二相调控研究现状［J］. 钢铁研究学报， 2023 ， 35 （ 08 ）： 907 - 927 .

LIU W Q ， WANG L J ， ZHANG F C ， et al . Development of super austenitic stainless steels and current status of research on the modulation of the second phase ［J］. Journal of Iron and Steel Research ， 2023 ， 35 （ 08 ）： 907 - 927 .

杨森 . 254SMo超级奥氏体不锈钢SMAW焊接接头组织及性能研究［D］. 山西：太原科技大学， 2016 .

YANG S . Research on the organisation and properties of welded joints of 254SMo super austenitic stainless steel SMAW ［D］. Shanxi ： Taiyuan University of Science and Technology ， 2016 .

吕孝根 . 超级奥氏体不锈钢254SMo TIG焊接头组织与力学性能研究［D］. 山西：太原科技大学， 2016 .

LV X G . Research on the organisation and mechanical properties of super austenitic stainless steel 254SMo TIG weld head ［D］. Shanxi ： Taiyuan University of Science and Technology ， 2016 .

程宝 . 254SMo和2507不锈钢中σ析出相研究［D］. 陕西：西安建筑科技大学， 2015 .

CHENG B . Study of σ precipitation phases in 254SMo and 2507 stainless steels ［D］. Shanxi ： Xi'an University of Architecture and Technology ， 2015 .

窦贵山，曹睿，蒋勇，等 . 焊接热输入对耐热钢埋弧焊（SAW）焊缝金属冲击韧性的影响［J］. 材料导报， 2022 ， 36 （ S2 ）： 342 - 346 .

DOU G S ， CAO R ， JIANG Y ， et al . Effect of welding heat input on impact toughness of weld metal of heat-resistant steel submerged arc welding （SAW）［J］. Materials Letters ， 2022 ， 36 （ S2 ）： 342 - 346 .

杨春艳，贺英姿，杨飞，等 . 焊接热输入对6082铝合金焊接接头组织性能的影响［J］. 热加工工艺， 2021 ， 50 （ 17 ）： 142 - 147 .

YANG C Y ， HE Y Z ， YANG F ， et al . Effect of welding heat input on the organisational properties of 6082 aluminium alloy welded joints ［J］. Thermal Processing Technology ， 2021 ， 50 （ 17 ）： 142 - 147 .

赵云龙，张博，齐娜 . 热输入对钢桥焊接接头组织及性能的影响［J］. 焊接技术， 2021 ， 50 （ 04 ）： 13 - 16 .

ZHAO Y L ， ZHANG B ， QI N . Effect of heat input on the organisation and properties of welded joints in steel bridges ［J］. Welding Technology ， 2021 ， 50 （ 04 ）： 13 - 16 .

ZHANG H J ， ZHANG G J ， CAI C B ， et al . Numerical simulation of three-dimension stress field in double-sided double arc multipass welding process ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2009 ， 499 （ 1 ）： 309 - 314 .

CHENG Z ， YE Z ， HUANG J H ， et al . Influence of heat input on the intermetallic compound characteristics and fracture mechanisms of titanium-stainless steel MIG-TIG double-sided arc welding joints ［J］. Intermetallics ， 2020 ， 127 ： 106973 .

李绿叶，吴松林 . 双面双弧焊对高强钢焊接效率和质量影响分析［J］. 材料开发与应用， 2019 ， 34 （ 03 ）： 59 - 62 .

LI L Y ， WU S L . Analysis of the effect of double-sided double-arc welding on the welding efficiency and quality of high-strength steel ［J］. Materials Development and Application ， 2019 ， 34 （ 03 ）： 59 - 62 .

高立，谭业发，郝胜强，等 . 双面双弧焊接技术研究现状［J］. 热加工工艺， 2012 ， 41 （ 03 ）： 157 - 159 .

GAO L ， TAN Y F ， HAO S Q ， et al . Current status of research on double-sided double-arc welding technology ［J］. Thermal Processing Technology ， 2012 ， 41 （ 03 ）： 157 - 159 .

WILSON M . TIP TIG：new technology for welding ［J］. Industrial Robot：An International Journal ， 2007 ， 34 （ 6 ）： 462 - 466 .

苗俊安，于本水，胡明胜 . 超级双相不锈钢2507的TIP TIG焊焊接工艺［J］. 焊接技术， 2018 ， 47 （ 12 ）： 52 - 54 .

MIAO J A ， YU B S ， HU M S . TIP TIG welding process of super duplex stainless steel 2507 ［J］. Welding Technology ， 2018 ， 47 （ 12 ）： 52 - 54 .

汤世云，刘金刚，卫旭敏，等 . UNS S31803双相不锈钢的TIP TIG焊接工艺［J］. 焊管， 2023 ， 46 （ 04 ）： 48 - 54 .

TANG S Y ， LIU J G ， WEI X M ， et al . TIP TIG welding process of UNS S31803 duplex stainless steel ［J］. Welded Pipe ， 2023 ， 46 （ 04 ）： 48 - 54 .

孙咸 . 不锈钢焊缝金属的组织演变及其影响［J］. 机械制造文摘（焊接分册）， 2012 （ 06 ）： 6 - 10 .

SUN X . Organisational evolution of stainless steel weld metal and its effects ［J］. Mechanical Manufacturing Digest （Welding）， 2012 （ 06 ）： 6 - 10 .

王庆，陶静，吴继礼 . 超级奥氏体不锈钢的焊接［J］. 焊接技术， 2023 ， 52 （ 08 ）： 6 - 13 .

WANG Q ， TAO J ， WU J L . Welding of super austenitic stainless steel ［J］. Welding Technology ， 2023 ， 52 （ 08 ）： 6 - 13 .

XIAO J ， ZHANG Y ， ZHANG W ， et al . Precipitation mechanism of σ phase in S32654 super austenitic stainless steel ［J］. Materials Letters ， 2023 ， 349 ： 134834 .

王贵斌 . 奥氏体不锈钢的腐蚀与防护［J］. 硫磷设计与粉体工程， 2023 （ 04 ）： 5 - 12 .

WANG G B . Corrosion and protection of austenitic stainless steel ［J］. Sulfur and Phosphorus Design and Powder Engineering ， 2023 （ 04 ）： 5 - 12 .