【摘 要】
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摩擦螺柱焊（FSW,Friction stud welding）具有高效、低耗材及利于进行水下焊接等优点,在海洋工作平台和海底管道输油气管线的固相连接等方面具有显著优势。然而连接处焊接接头的腐蚀问题已经严重影响工程钢结构连接的使用寿命和安全。为解决以上问题,本课题针对水下FSW焊接工艺得到的焊接接头,采用脉冲电化学沉积法在FSW接头表面分别制备不同占空比的Ni涂层以研究其表面耐腐蚀性能。通过采用显
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摩擦螺柱焊（FSW,Friction stud welding）具有高效、低耗材及利于进行水下焊接等优点,在海洋工作平台和海底管道输油气管线的固相连接等方面具有显著优势。然而连接处焊接接头的腐蚀问题已经严重影响工程钢结构连接的使用寿命和安全。为解决以上问题,本课题针对水下FSW焊接工艺得到的焊接接头,采用脉冲电化学沉积法在FSW接头表面分别制备不同占空比的Ni涂层以研究其表面耐腐蚀性能。通过采用显微光谱学等表征方法对涂层进行微观组织和表面结构的观察,借助宏观电化学测试手段分析其腐蚀行为,并采用微区电化学扫描系统创新性的探究了接头表面及涂层表面缺陷的局部腐蚀规律。主要研究结果如下:接头和涂层表征结果:FSW接头焊缝区的晶粒尺寸最细小致密、组织硬度最大,浸泡腐蚀后生成了腐蚀产物Fe2O3、Fe3O4和Fe OOH;对于3种不同占空比Ni涂层,占空比的数值越大,制备的涂层表面越均匀致密,占空比50%、80%和100%的涂层厚度分别为4.2,5.4和7.8μm;随着占空比不断增加,浸泡腐蚀7天后涂层试样表面出现的点蚀坑不断减少。宏观电化学测试结果:接头和涂层在3.5%Na Cl溶液中浸泡7天后,占空比为100%的涂层试样具有最正的自腐蚀电位（-628.441m V）,最低的腐蚀电流密度（2.413μA/cm2）和最大极化电阻（6.8508kΩ·cm2）,说明占空比的增大能够提高接头表面涂层的耐腐蚀能力。微区电化学测试结果:接头焊缝区有最低的腐蚀电流密度（约60.00μA/cm2）和最高的局部阻抗值（约114.6kΩ）,说明焊缝区的耐蚀性能最好;缺陷区域的腐蚀电流密度值高于涂层区域,且最大腐蚀电流密度随占空比的增大呈现不断减小的趋势（由32.80、26.20到16.10μA/cm2依次变化）;缺陷区域的阻抗值分布比涂层区域低,且随着占空比的不断增大,缺陷区域所对应的最大阻抗值扩散越来越大（由1.598×105、1.985×105到2.022×105Ω依次变化）。缺陷处局部腐蚀扩展:对涂层部分划痕区域的扩展深度和宽度定量测试,结果显示占空比100%的涂层缺陷最底端距离样品表面的深度最小（约21.3μm）,扩展宽度最小（约106.3μm）。表明随着占空比的不断增大,带缺陷涂层下基体被进一步腐蚀破坏的程度逐渐减轻,涂层的腐蚀防护性能更高。
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