Χημική σύνθεση τυλιγμένου σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα 321 Μηχανικές ιδιότητες και συμπεριφορά διάβρωσης μιας συγκόλλησης διπλής όψης από ανοξείδωτο χάλυβα με νέο ηλεκτρόδιο

Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το Nature.com.Χρησιμοποιείτε μια έκδοση προγράμματος περιήγησης με περιορισμένη υποστήριξη CSS.Για την καλύτερη δυνατή εμπειρία, σας συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer).Επιπλέον, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Ρυθμιστικά που εμφανίζουν τρία άρθρα ανά διαφάνεια.Χρησιμοποιήστε τα κουμπιά πίσω και επόμενο για να μετακινηθείτε στις διαφάνειες ή τα κουμπιά του ελεγκτή ολίσθησης στο τέλος για να μετακινηθείτε σε κάθε διαφάνεια.

Χημική σύνθεση σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα 321

Η χημική σύνθεση των σωλήνων 321 από ανοξείδωτο χάλυβα έχει ως εξής:
- Άνθρακας: 0,08% μέγ
- Μαγγάνιο: 2,00% μέγ
- Νικέλιο: 9,00% ελάχ

Μηχανικές ιδιότητες σωλήνα πηνίου από ανοξείδωτο χάλυβα 321

Σύμφωνα με τον κατασκευαστή σωλήνων πηνίου από ανοξείδωτο χάλυβα 321, οι μηχανικές ιδιότητες των σωλήνων πηνίου 321 από ανοξείδωτο χάλυβα παρατίθενται παρακάτω: Αντοχή εφελκυσμού (psi) Αντοχή διαρροής (psi) Επιμήκυνση (%)

Εφαρμογές & Χρήσεις του σωλήνα πηνίου 321 από ανοξείδωτο χάλυβα

Σε πολλές εφαρμογές μηχανικής, οι μηχανικές ιδιότητες και οι ιδιότητες διάβρωσης των συγκολλημένων κατασκευών διπλής όψης από ανοξείδωτο χάλυβα (DSS) είναι οι πιο σημαντικοί παράγοντες.Η παρούσα μελέτη διερεύνησε τις μηχανικές ιδιότητες και την αντίσταση στη διάβρωση συγκολλήσεων διπλού ανοξείδωτου χάλυβα σε περιβάλλον προσομοίωσης 3,5% NaCl χρησιμοποιώντας ένα ειδικά σχεδιασμένο νέο ηλεκτρόδιο χωρίς την προσθήκη στοιχείων κράματος στα δείγματα ροής.Δύο διαφορετικοί τύποι ροών με βασικό δείκτη 2,40 και 0,40 χρησιμοποιήθηκαν στα ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2 για τη συγκόλληση πλακών DSS, αντίστοιχα.Η θερμική σταθερότητα των συνθέσεων ροής αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας θερμοβαρυμετρική ανάλυση.Η χημική σύνθεση καθώς και οι μηχανικές και διαβρωτικές ιδιότητες των συγκολλημένων αρμών αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία εκπομπής σύμφωνα με διάφορα πρότυπα ASTM.Η περίθλαση ακτίνων Χ χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των φάσεων που υπάρχουν στις συγκολλήσεις DSS και το ηλεκτρόνιο σάρωσης με EDS χρησιμοποιείται για την επιθεώρηση της μικροδομής των συγκολλήσεων.Η αντοχή σε εφελκυσμό των συγκολλημένων αρμών που κατασκευάζονταν από ηλεκτρόδια E1 ήταν μεταξύ 715-732 MPa, από ηλεκτρόδια E2 - 606-687 MPa.Το ρεύμα συγκόλλησης έχει αυξηθεί από 90 A σε 110 A και η σκληρότητα έχει επίσης αυξηθεί.Οι συγκολλημένες ενώσεις με ηλεκτρόδια Ε1 επικαλυμμένα με βασικές ροές έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες.Η κατασκευή από χάλυβα έχει υψηλή αντοχή στη διάβρωση σε περιβάλλον 3,5% NaCl.Αυτό επιβεβαιώνει τη λειτουργικότητα των συγκολλημένων αρμών που κατασκευάζονται με νέα ηλεκτρόδια.Τα αποτελέσματα συζητούνται ως προς την εξάντληση στοιχείων κράματος όπως Cr και Mo που παρατηρείται σε συγκολλήσεις με επικαλυμμένα ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2, και την απελευθέρωση Cr2N σε συγκολλήσεις που γίνονται με χρήση ηλεκτροδίων Ε1 και Ε2.
Ιστορικά, η πρώτη επίσημη αναφορά του διπλού ανοξείδωτου χάλυβα (DSS) χρονολογείται από το 1927, όταν χρησιμοποιήθηκε μόνο για ορισμένα χυτά προϊόντα και δεν χρησιμοποιήθηκε στις περισσότερες τεχνικές εφαρμογές λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε άνθρακα1.Αλλά στη συνέχεια, η τυπική περιεκτικότητα σε άνθρακα μειώθηκε σε μέγιστη τιμή 0,03%, και αυτοί οι χάλυβες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς2,3.Το DSS είναι μια οικογένεια κραμάτων με περίπου ίσες ποσότητες φερρίτη και ωστενίτη.Έρευνες έχουν δείξει ότι η φερριτική φάση στο DSS παρέχει εξαιρετική προστασία από τη διάβρωση λόγω καταπόνησης που προκαλείται από χλωρίδιο (SCC), η οποία ήταν ένα σημαντικό ζήτημα για τους ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες (ASS) τον 20ό αιώνα.Από την άλλη πλευρά, σε ορισμένους κλάδους μηχανικής και σε άλλους κλάδους4 η ζήτηση για αποθήκευση αυξάνεται με ρυθμό έως και 20% ετησίως.Αυτός ο καινοτόμος χάλυβας με διφασική ωστενιτική-φερριτική δομή μπορεί να ληφθεί με κατάλληλη επιλογή σύνθεσης, φυσικοχημικό και θερμομηχανικό εξευγενισμό.Σε σύγκριση με τον μονοφασικό ανοξείδωτο χάλυβα, το DSS έχει υψηλότερη αντοχή διαρροής και ανώτερη ικανότητα αντοχής στα SCC5, 6, 7, 8. Η διπλή δομή δίνει σε αυτούς τους χάλυβες αξεπέραστη αντοχή, σκληρότητα και αυξημένη αντοχή στη διάβρωση σε επιθετικά περιβάλλοντα που περιέχουν οξέα, χλωριούχα οξέα. θαλασσινό νερό και διαβρωτικά χημικά9.Λόγω των ετήσιων διακυμάνσεων της τιμής των κραμάτων νικελίου (Ni) στη γενική αγορά, η δομή DSS, ειδικά ο τύπος χαμηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο (άπαχο DSS), έχει επιτύχει πολλά εξαιρετικά επιτεύγματα σε σύγκριση με τον κεντραρισμένο κυβικό (FCC) σίδηρο10, 11. Το κύριο Το πρόβλημα των σχεδίων ASE είναι ότι υπόκεινται σε διάφορες σκληρές συνθήκες.Ως εκ τούτου, διάφορα τμήματα μηχανικών και εταιρείες προσπαθούν να προωθήσουν εναλλακτικούς ανοξείδωτους χάλυβες χαμηλού νικελίου (Ni) που έχουν εξίσου ή καλύτερη απόδοση από τους παραδοσιακούς ASS με κατάλληλη συγκολλησιμότητα και χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές εφαρμογές όπως εναλλάκτες θερμότητας θαλασσινού νερού και χημική βιομηχανία.δοχείο 13 για περιβάλλοντα με υψηλή συγκέντρωση χλωριδίων.
Στη σύγχρονη τεχνολογική πρόοδο, η συγκολλημένη παραγωγή διαδραματίζει ζωτικό ρόλο.Τυπικά, τα δομικά μέλη DSS ενώνονται με συγκόλληση τόξου θωρακισμένου αερίου ή συγκόλληση τόξου θωρακισμένου αερίου.Η συγκόλληση επηρεάζεται κυρίως από τη σύνθεση του ηλεκτροδίου που χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση.Τα ηλεκτρόδια συγκόλλησης αποτελούνται από δύο μέρη: μέταλλο και ροή.Τις περισσότερες φορές, τα ηλεκτρόδια επικαλύπτονται με ροή, ένα μείγμα μετάλλων που, όταν αποσυντίθενται, απελευθερώνουν αέρια και σχηματίζουν μια προστατευτική σκωρία για την προστασία της συγκόλλησης από μόλυνση, την αύξηση της σταθερότητας του τόξου και την προσθήκη ενός συστατικού κράματος για τη βελτίωση της ποιότητας της συγκόλλησης14 .Ο χυτοσίδηρος, το αλουμίνιο, ο ανοξείδωτος χάλυβας, ο μαλακός χάλυβας, ο χάλυβας υψηλής αντοχής, ο χαλκός, ο ορείχαλκος και ο μπρούντζος είναι μερικά από τα μέταλλα των ηλεκτροδίων συγκόλλησης, ενώ η κυτταρίνη, η σκόνη σιδήρου και το υδρογόνο είναι μερικά από τα υλικά ροής που χρησιμοποιούνται.Μερικές φορές νάτριο, τιτάνιο και κάλιο προστίθενται επίσης στο μίγμα ροής.
Μερικοί ερευνητές προσπάθησαν να μελετήσουν την επίδραση της διαμόρφωσης ηλεκτροδίων στη μηχανική και διαβρωτική ακεραιότητα συγκολλημένων χαλύβδινων κατασκευών.Singh et al.15 διερεύνησε την επίδραση της σύνθεσης ροής στην επιμήκυνση και την αντοχή σε εφελκυσμό των συγκολλήσεων που συγκολλήθηκαν με συγκόλληση με βυθισμένο τόξο.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το CaF2 και το NiO είναι οι κύριοι καθοριστικοί παράγοντες της αντοχής σε εφελκυσμό σε σύγκριση με την παρουσία FeMn.Οι Chirag et al.16 διερεύνησαν τις ενώσεις SMAW μεταβάλλοντας τη συγκέντρωση του ρουτιλίου (TiO2) σε ένα μίγμα ροής ηλεκτροδίων.Διαπιστώθηκε ότι οι ιδιότητες της μικροσκληρότητας αυξήθηκαν λόγω της αύξησης του ποσοστού και της μετανάστευσης άνθρακα και πυριτίου.Ο Kumar [17] μελέτησε τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη συσσωματωμένων ροών για συγκόλληση με βυθισμένο τόξο χαλύβδινων φύλλων.Οι Nwigbo και Atuanya18 ερεύνησαν τη χρήση συνδετικών πυριτικού νατρίου πλούσιων σε κάλιο για την παραγωγή ροών συγκόλλησης τόξου και βρήκαν συγκολλήσεις με υψηλή αντοχή εφελκυσμού 430 MPa και αποδεκτή δομή κόκκων.Οι Lothongkum et al.19 χρησιμοποίησαν μια ποτενσιοκινητική μέθοδο για να μελετήσουν το κλάσμα όγκου του ωστενίτη σε διπλό ανοξείδωτο χάλυβα 28Cr–7Ni–O–0,34N σε διάλυμα NaCl κορεσμένου με αέρα σε συγκέντρωση 3,5% κατά βάρος.υπό συνθήκες pH.και 27°C.Τόσο οι ανοξείδωτοι χάλυβες διπλής όψης όσο και οι μικροδιπλής όψης έχουν την ίδια επίδραση του αζώτου στη συμπεριφορά διάβρωσης.Το άζωτο δεν επηρέασε το δυναμικό ή το ρυθμό διάβρωσης σε pH 7 και 10, ωστόσο, το δυναμικό διάβρωσης σε pH 10 ήταν χαμηλότερο από το pH 7. Από την άλλη πλευρά, σε όλα τα επίπεδα pH που μελετήθηκαν, το δυναμικό άρχισε να αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε άζωτο .Οι Lacerda et al.20 μελέτησαν τη διάτρηση διπλού ανοξείδωτου χάλυβα UNS S31803 και UNS S32304 σε διάλυμα NaCl 3,5% χρησιμοποιώντας κυκλική ποτενσιοδυναμική πόλωση.Σε διάλυμα NaCl 3,5% κ.β., εντοπίστηκαν σημάδια διάτρησης στις δύο μεταλλικές πλάκες που εξετάστηκαν.Ο χάλυβας UNS S31803 έχει υψηλότερο δυναμικό διάβρωσης (Ecorr), δυναμικό διάτρησης (Epit) και αντίσταση πόλωσης (Rp) από τον χάλυβα UNS S32304.Ο χάλυβας UNS S31803 έχει υψηλότερη επαναπαθητικότητα από τον χάλυβα UNS S32304.Σύμφωνα με μελέτη των Jiang et al.[21], η κορυφή επανενεργοποίησης που αντιστοιχεί στη διπλή φάση (φάση ωστενίτη και φερρίτη) του διπλού ανοξείδωτου χάλυβα περιλαμβάνει έως και 65% της σύνθεσης φερρίτη και η πυκνότητα ρεύματος επανενεργοποίησης φερρίτη αυξάνεται με την αύξηση του χρόνου θερμικής επεξεργασίας.Είναι γνωστό ότι η ωστενιτική και η φερριτική φάση παρουσιάζουν διαφορετικές ηλεκτροχημικές αντιδράσεις σε διαφορετικά ηλεκτροχημικά δυναμικά21,22,23,24.Οι Abdo et al.25 χρησιμοποίησαν ποτενσιοδυναμικές μετρήσεις φασματοσκοπίας πόλωσης και φασματοσκοπίας ηλεκτροχημικής σύνθετης αντίστασης για να μελετήσουν την ηλεκτροχημικά επαγόμενη διάβρωση του συγκολλημένου με λέιζερ κράματος 2205 DSS σε τεχνητό θαλασσινό νερό (3,5% NaCl) υπό συνθήκες διαφορετικής οξύτητας και αλκαλικότητας.Παρατηρήθηκε διάβρωση διάτρησης στις εκτεθειμένες επιφάνειες των δοκιμίων DSS που δοκιμάστηκαν.Με βάση αυτά τα ευρήματα, διαπιστώθηκε ότι υπάρχει μια αναλογική σχέση μεταξύ του pH του διαλυτικού μέσου και της αντίστασης της μεμβράνης που σχηματίζεται στη διαδικασία μεταφοράς φορτίου, η οποία επηρεάζει άμεσα τον σχηματισμό κοίλωσης και τις προδιαγραφές της.Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να κατανοήσει πώς μια σύνθεση ηλεκτροδίων συγκόλλησης που αναπτύχθηκε πρόσφατα επηρεάζει τη μηχανική και ανθεκτική στη φθορά ακεραιότητα του συγκολλημένου DSS 2205 σε περιβάλλον NaCl 3,5%.
Τα ορυκτά ροής (συστατικά) που χρησιμοποιήθηκαν στις συνθέσεις επικάλυψης ηλεκτροδίων ήταν ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) από την περιοχή Obajana, Πολιτεία Kogi, Νιγηρία, φθοριούχο ασβέστιο (CaF2) από την πολιτεία Taraba, Νιγηρία, διοξείδιο του πυριτίου (SiO2), σκόνη ταλκ (Mg103SOHi ))2) και το ρουτίλιο (TiO2) ελήφθησαν από το Jos, Νιγηρία, και ο καολίνης (Al2(OH)4Si2O5) ελήφθη από την Kankara, Πολιτεία Katsina, Νιγηρία.Το πυριτικό κάλιο χρησιμοποιείται ως συνδετικό, λαμβάνεται από την Ινδία.
Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1, τα συστατικά οξείδια ζυγίστηκαν ανεξάρτητα σε έναν ψηφιακό ζυγό.Στη συνέχεια αναμίχθηκε με συνδετικό πυριτικό κάλιο (23% κατά βάρος) σε ηλεκτρικό αναμικτήρα (μοντέλο: 641-048) από την Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) για 30 λεπτά για να ληφθεί μια ομοιογενής ημι-στερεή πάστα.Η υγρή μικτή ροή πιέζεται σε κυλινδρικό σχήμα από τη μηχανή μπρικετοποίησης και τροφοδοτείται στον θάλαμο εξώθησης σε πίεση 80 έως 100 kg/cm2 και από τον θάλαμο τροφοδοσίας σύρματος τροφοδοτείται στον εξωθητήρα ανοξείδωτου σύρματος διαμέτρου 3,15 mm.Η ροή τροφοδοτείται μέσω ενός συστήματος ακροφυσίου/μήτρας και εγχέεται στον εξωθητή για την εξώθηση των ηλεκτροδίων.Λήφθηκε ένας συντελεστής κάλυψης 1,70 mm, όπου ο συντελεστής κάλυψης ορίζεται ως ο λόγος της διαμέτρου του ηλεκτροδίου προς τη διάμετρο του κλώνου.Στη συνέχεια τα επικαλυμμένα ηλεκτρόδια ξηράνθηκαν στον αέρα για 24 ώρες και στη συνέχεια φρύθηκαν σε κλίβανο σιγαστήρα (μοντέλο PH-248-0571/5448) στους 150–250 °C\(-\) για 2 ώρες.Χρησιμοποιήστε την εξίσωση για να υπολογίσετε την αλκαλικότητα της ροής.(1) 26;
Η θερμική σταθερότητα των δειγμάτων ροής των συνθέσεων Ε1 και Ε2 προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA).Ένα δείγμα περίπου 25,33 mg ροής φορτώθηκε στο TGA για ανάλυση.Τα πειράματα διεξήχθησαν σε ένα αδρανές μέσο που ελήφθη με συνεχή ροή Ν2 με ρυθμό 60 ml/min.Το δείγμα θερμάνθηκε από 30°C έως 1000°C με ρυθμό θέρμανσης 10°C/λεπτό.Ακολουθώντας τις μεθόδους που αναφέρθηκαν από τους Wang et al.27, Xu et al.28 και Dagwa et al.29, η θερμική αποσύνθεση και η απώλεια βάρους των δειγμάτων σε ορισμένες θερμοκρασίες αξιολογήθηκαν από γραφήματα TGA.
Επεξεργαστείτε δύο πλάκες DSS 300 x 60 x 6 mm για να προετοιμαστείτε για συγκόλληση.Το αυλάκι V σχεδιάστηκε με διάκενο ρίζας 3 mm, οπή ρίζας 2 mm και γωνία αυλάκωσης 60°.Η πλάκα στη συνέχεια ξεπλύθηκε με ακετόνη για να απομακρυνθούν πιθανοί μολυντές.Συγκολλήστε τις πλάκες χρησιμοποιώντας συγκολλητή θωρακισμένου μεταλλικού τόξου (SMAW) με θετική πολικότητα ηλεκτροδίου συνεχούς ρεύματος (DCEP) χρησιμοποιώντας επικαλυμμένα ηλεκτρόδια (E1 και E2) και ένα ηλεκτρόδιο αναφοράς (C) με διάμετρο 3,15 mm.Η κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης (EDM) (Μοντέλο: Excetek-V400) χρησιμοποιήθηκε για τη μηχανή συγκολλημένων δειγμάτων χάλυβα για μηχανικές δοκιμές και χαρακτηρισμό διάβρωσης.Ο Πίνακας 2 δείχνει τον κωδικό του παραδείγματος και την περιγραφή και ο Πίνακας 3 δείχνει τις διάφορες παραμέτρους λειτουργίας συγκόλλησης που χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση της πλακέτας DSS.Η εξίσωση (2) χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της αντίστοιχης εισόδου θερμότητας.
Χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο οπτικής εκπομπής Bruker Q8 MAGELLAN (OES) με μήκος κύματος 110 έως 800 nm και λογισμικό βάσης δεδομένων SQL, προσδιορίστηκε η χημική σύσταση των αρμών συγκόλλησης των ηλεκτροδίων E1, E2 και C, καθώς και δειγμάτων από το βασικό μέταλλο.χρησιμοποιεί το κενό μεταξύ του ηλεκτροδίου και του δείγματος μετάλλου υπό δοκιμή Παράγει ηλεκτρική ενέργεια με τη μορφή σπινθήρα.Ένα δείγμα των συστατικών εξατμίζεται και ψεκάζεται, ακολουθούμενο από ατομική διέγερση, η οποία στη συνέχεια εκπέμπει ένα συγκεκριμένο φάσμα γραμμής31.Για την ποιοτική ανάλυση του δείγματος, ο σωλήνας φωτοπολλαπλασιαστή μετρά την παρουσία ενός αποκλειστικού φάσματος για κάθε στοιχείο, καθώς και την ένταση του φάσματος.Στη συνέχεια χρησιμοποιήστε την εξίσωση για να υπολογίσετε τον ισοδύναμο αριθμό αντίστασης διάτρησης (PREN).(3) Ο λόγος 32 και το διάγραμμα κατάστασης WRC 1992 χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των ισοδυνάμων χρωμίου και νικελίου (Creq και Nieq) από τις εξισώσεις.(4) και (5) είναι 33 και 34 αντίστοιχα.
Σημειώστε ότι το PREN λαμβάνει υπόψη μόνο τη θετική επίδραση των τριών κύριων στοιχείων Cr, Mo και N, ενώ ο παράγοντας αζώτου x είναι στην περιοχή 16-30.Συνήθως, το x επιλέγεται από τη λίστα των 16, 20 ή 30. Στην έρευνα για διπλούς ανοξείδωτους χάλυβες, μια ενδιάμεση τιμή 20 χρησιμοποιείται πιο συχνά για τον υπολογισμό των τιμών PREN35,36.
Οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας διαφορετικά ηλεκτρόδια δοκιμάστηκαν σε εφελκυσμό σε μια μηχανή δοκιμών γενικής χρήσης (Instron 8800 UTM) με ρυθμό καταπόνησης 0,5 mm/min σύμφωνα με το ASTM E8-21.Η αντοχή εφελκυσμού (UTS), η αντοχή σε διάτμηση 0,2% (YS) και η επιμήκυνση υπολογίστηκαν σύμφωνα με το ASTM E8-2137.
Οι συγκολλήσεις DSS 2205 αλέστηκαν πρώτα και γυαλίστηκαν χρησιμοποιώντας διαφορετικά μεγέθη κόκκων (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 και 1200) πριν από την ανάλυση σκληρότητας.Τα συγκολλημένα δείγματα κατασκευάστηκαν με ηλεκτρόδια E1, E2 και C. Η σκληρότητα μετράται σε δέκα (10) σημεία από το κέντρο της συγκόλλησης έως το βασικό μέταλλο με διάστημα 1 mm.
Περιθλασίμετρο ακτίνων Χ (D8 Discover, Bruker, Γερμανία) διαμορφωμένο με λογισμικό Bruker XRD Commander για συλλογή δεδομένων και ακτινοβολία Cu-K-α με φίλτρο Fe με ενέργεια 8,04 keV που αντιστοιχεί σε μήκος κύματος 1,5406 Å και ρυθμό σάρωσης 3 ° Το εύρος σάρωσης (2θ) min-1 είναι 38 έως 103° για ανάλυση φάσης με ηλεκτρόδια E1, E2 και C και BM που υπάρχουν σε συγκολλήσεις DSS.Η μέθοδος βελτίωσης Rietveld χρησιμοποιήθηκε για την ευρετηρίαση των συστατικών φάσεων χρησιμοποιώντας το λογισμικό MAUD που περιγράφεται από τον Lutterotti39.Με βάση το ASTM E1245-03, πραγματοποιήθηκε ποσοτική μεταλλογραφική ανάλυση μικροσκοπικών εικόνων των αρμών συγκόλλησης των ηλεκτροδίων E1, E2 και C χρησιμοποιώντας το λογισμικό Image J40.Τα αποτελέσματα του υπολογισμού του κλάσματος όγκου της φερρίτο-ωστενιτικής φάσης, η μέση τιμή και η απόκλισή τους δίνονται στον Πίνακα.5. Όπως φαίνεται στη διαμόρφωση του δείγματος στην εικ.6d, πραγματοποιήθηκε ανάλυση οπτικού μικροσκοπίου (OM) σε PM και συγκολλημένες αρθρώσεις με ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2 για τη μελέτη της μορφολογίας των δειγμάτων.Τα δείγματα γυαλίστηκαν με γυαλόχαρτο καρβιδίου του πυριτίου (SiC) 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 και 2000.Τα δείγματα στη συνέχεια χαράχθηκαν ηλεκτρολυτικά σε υδατικό διάλυμα οξαλικού οξέος 10% σε θερμοκρασία δωματίου σε τάση 5 V για 10 δευτερόλεπτα και τοποθετήθηκαν σε οπτικό μικροσκόπιο LEICA DM 2500 M για μορφολογικό χαρακτηρισμό.Περαιτέρω στίλβωση του δείγματος πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας χαρτί καρβιδίου του πυριτίου 2500 grit (SiC) για ανάλυση SEM-BSE.Επιπλέον, οι συγκολλημένες αρθρώσεις εξετάστηκαν για μικροδομή χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης εκπομπής πεδίου εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, ΗΠΑ) εξοπλισμένο με EMF.Ένα δείγμα 20 × 10 × 6 mm αλέστηκε χρησιμοποιώντας διάφορα γυαλόχαρτα SiC με μέγεθος από 120 έως 2500. Τα δείγματα χαράχτηκαν ηλεκτρολυτικά σε 40 g NaOH και 100 ml απεσταγμένου νερού σε τάση 5 V για 15 δευτερόλεπτα και στη συνέχεια τοποθετημένο σε μια θήκη δειγμάτων, που βρίσκεται στο θάλαμο SEM, για την ανάλυση δειγμάτων μετά τον καθαρισμό του θαλάμου με άζωτο.Μια δέσμη ηλεκτρονίων που δημιουργείται από ένα θερμαινόμενο νήμα βολφραμίου δημιουργεί ένα πλέγμα στο δείγμα για την παραγωγή εικόνων σε διάφορες μεγεθύνσεις και τα αποτελέσματα EMF έχουν ληφθεί χρησιμοποιώντας τις μεθόδους των Roche et al.41 και Mokobi 42 .
Μια ηλεκτροχημική ποτενσιοδυναμική μέθοδος πόλωσης σύμφωνα με τα ASTM G59-9743 και ASTM G5-1444 χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση του δυναμικού αποικοδόμησης πλακών DSS 2205 που συγκολλήθηκαν με ηλεκτρόδια E1, E2 και C σε περιβάλλον NaCl 3,5%.Πραγματοποιήθηκαν ηλεκτροχημικές δοκιμές χρησιμοποιώντας μια ελεγχόμενη από υπολογιστή συσκευή Potentiostat-Galvanostat/ZRA (μοντέλο: PC4/750, Gamry Instruments, USA).Πραγματοποιήθηκε ηλεκτροχημική δοκιμή σε διάταξη δοκιμής τριών ηλεκτροδίων: DSS 2205 ως ηλεκτρόδιο εργασίας, ηλεκτρόδιο κορεσμένης καλομέλας (SCE) ως ηλεκτρόδιο αναφοράς και ράβδος γραφίτη ως αντίθετο ηλεκτρόδιο.Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας ηλεκτροχημική κυψέλη, στην οποία η περιοχή δράσης του διαλύματος ήταν η περιοχή του ηλεκτροδίου εργασίας 0,78 cm2.Έγιναν μετρήσεις μεταξύ -1,0 V έως +1,6 V δυναμικών σε προ-σταθεροποιημένο OCP (σε σχέση με OCP) με ρυθμό σάρωσης 1,0 mV/s.
Πραγματοποιήθηκαν ηλεκτροχημικές δοκιμές κρίσιμης θερμοκρασίας με λακκούβες σε 3,5% NaCl για να αξιολογηθεί η αντίσταση στη διάτρηση των συγκολλήσεων που έγιναν με ηλεκτρόδια E1, E2 και C.ξεκάθαρα στο δυναμικό διάτρησης στο PB (μεταξύ της παθητικής και της διεγερτικής περιοχής) και των συγκολλημένων δειγμάτων με E1, E2, ηλεκτρόδια C. Επομένως, πραγματοποιούνται μετρήσεις CPT για να προσδιοριστεί με ακρίβεια το δυναμικό διάτρησης των αναλωσίμων συγκόλλησης.Η δοκιμή CPT διεξήχθη σύμφωνα με τις εκθέσεις συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης45 και ASTM G150-1846.Από καθέναν από τους προς συγκόλληση χάλυβες (S-110A, E1-110A, E2-90A), κόπηκαν δείγματα με επιφάνεια 1 cm2, συμπεριλαμβανομένων των ζωνών βάσης, συγκόλλησης και HAZ.Τα δείγματα γυαλίστηκαν χρησιμοποιώντας γυαλόχαρτο και ιλύ σκόνης αλουμίνας 1 μm σύμφωνα με τις τυπικές διαδικασίες προετοιμασίας μεταλλογραφικών δειγμάτων.Μετά τη στίλβωση, τα δείγματα καθαρίστηκαν με υπερήχους σε ακετόνη για 2 λεπτά.Ένα δοκιμαστικό διάλυμα NaCl 3,5% προστέθηκε στη δοκιμαστική κυψέλη CPT και η αρχική θερμοκρασία ρυθμίστηκε στους 25°C χρησιμοποιώντας έναν θερμοστάτη (Neslab RTE-111).Μετά την επίτευξη της αρχικής θερμοκρασίας δοκιμής των 25°C, το αέριο Ar εμφυσήθηκε για 15 λεπτά, στη συνέχεια τα δείγματα τοποθετήθηκαν στο κελί και το OCF μετρήθηκε για 15 λεπτά.Στη συνέχεια το δείγμα πολώθηκε με εφαρμογή τάσης 0,3 V σε αρχική θερμοκρασία 25°C και το ρεύμα μετρήθηκε για 10 λεπτά45.Ξεκινήστε τη θέρμανση του διαλύματος με ρυθμό 1 °C/min στους 50 °C.Κατά τη θέρμανση του διαλύματος δοκιμής, ο αισθητήρας θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για τη συνεχή παρακολούθηση της θερμοκρασίας του διαλύματος και την αποθήκευση δεδομένων χρόνου και θερμοκρασίας και ο ποτενσιοστάτης/γαλβανοστάτης χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ρεύματος.Ένα ηλεκτρόδιο γραφίτη χρησιμοποιήθηκε ως αντίθετο ηλεκτρόδιο και όλα τα δυναμικά μετρήθηκαν σε σχέση με το ηλεκτρόδιο αναφοράς Ag/AgCl.Διεξήχθη καθαρισμός αργού καθ' όλη τη διάρκεια της δοκιμής.
Στο σχ.1 δείχνει τη σύνθεση (σε ποσοστό βάρους) των συστατικών ροής F1 και F2 που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αλκαλικών (Ε1) και όξινων (Ε2) ηλεκτροδίων, αντίστοιχα.Ο δείκτης βασικότητας ροής χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη των μηχανικών και μεταλλουργικών ιδιοτήτων των συγκολλημένων αρμών.Το F1 είναι το συστατικό της ροής που χρησιμοποιείται για την επικάλυψη των ηλεκτροδίων Ε1, το οποίο ονομάζεται αλκαλική ροή επειδή ο βασικός δείκτης του είναι > 1,2 (δηλ. 2,40) και το F2 είναι η ροή που χρησιμοποιείται για την επικάλυψη των ηλεκτροδίων Ε2, που ονομάζεται ροή οξέος λόγω της βασικότητάς του δείκτης < 0,9 (δηλαδή 2,40).0,40).Είναι σαφές ότι τα ηλεκτρόδια που είναι επικαλυμμένα με βασικές ροές στις περισσότερες περιπτώσεις έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες από τα ηλεκτρόδια που είναι επικαλυμμένα με όξινες ροές.Αυτό το χαρακτηριστικό είναι συνάρτηση της κυριαρχίας του βασικού οξειδίου στο σύστημα σύνθεσης ροής για το ηλεκτρόδιο Ε1.Αντίθετα, η απομάκρυνση της σκωρίας (διαχωρισιμότητα) και το χαμηλό πιτσίλισμα που παρατηρείται σε αρμούς συγκολλημένους με ηλεκτρόδια Ε2 είναι χαρακτηριστικά των ηλεκτροδίων με επίστρωση όξινης ροής με υψηλή περιεκτικότητα σε ρουτίλιο.Αυτή η παρατήρηση είναι σύμφωνη με τα ευρήματα του Gill47 ότι η επίδραση της περιεκτικότητας σε ρουτίλιο στην ικανότητα αποκόλλησης της σκωρίας και το χαμηλό πιτσίλισμα των ηλεκτροδίων επικαλυμμένων με ροή οξέος συμβάλλει στην ταχεία κατάψυξη της σκωρίας.Ο καολίνης στο σύστημα ροής που χρησιμοποιήθηκε για την επικάλυψη των ηλεκτροδίων Ε1 και Ε2 χρησιμοποιήθηκε ως λιπαντικό και η σκόνη τάλκη βελτίωσε την ικανότητα εξώθησης των ηλεκτροδίων.Τα συνδετικά πυριτικού καλίου σε συστήματα ροής συμβάλλουν στην καλύτερη ανάφλεξη του τόξου και στη σταθερότητα της απόδοσης και, εκτός από τις συγκολλητικές τους ιδιότητες, βελτιώνουν τον διαχωρισμό της σκωρίας στα συγκολλημένα προϊόντα.Δεδομένου ότι το CaCO3 είναι ένας διακόπτης διχτυών (διακοπτής σκωρίας) στη ροή και τείνει να δημιουργεί πολύ καπνό κατά τη συγκόλληση λόγω θερμικής αποσύνθεσης σε CaO και περίπου 44% CO2, το TiO2 (ως οικοδόμος διχτυών / σχηματιστής σκωρίας) βοηθά στη μείωση της ποσότητας καπνού κατά τη συγκόλληση.συγκόλληση και έτσι βελτιώνουν την αποσπασιμότητα της σκωρίας όπως προτείνουν οι Jing et al.48.Το Fluorine Flux (CaF2) είναι μια χημικά επιθετική ροή που βελτιώνει την καθαρότητα της συγκόλλησης.Οι Jastrzębska et al.49 ανέφεραν την επίδραση της σύνθεσης φθορίου αυτής της σύνθεσης ροής στις ιδιότητες καθαρότητας συγκόλλησης.Συνήθως, προστίθεται ροή στην περιοχή συγκόλλησης για τη βελτίωση της σταθερότητας του τόξου, την προσθήκη στοιχείων κράματος, τη δημιουργία σκωρίας, την αύξηση της παραγωγικότητας και τη βελτίωση της ποιότητας της δεξαμενής συγκόλλησης 50.
Οι καμπύλες TGA-DTG που φαίνονται στα Σχ.Τα σχ. 2α και 2β δείχνουν απώλεια βάρους τριών σταδίων κατά τη θέρμανση στο εύρος θερμοκρασίας 30–1000°C σε ατμόσφαιρα αζώτου.Τα αποτελέσματα στα Σχήματα 2α και β δείχνουν ότι για δείγματα βασικής και όξινης ροής, η καμπύλη TGA πέφτει κατευθείαν προς τα κάτω μέχρι να γίνει τελικά παράλληλη με τον άξονα θερμοκρασίας, περίπου 866,49°C και 849,10°C αντίστοιχα.Η απώλεια βάρους 1,30% και 0,81% στην αρχή των καμπυλών TGA στα Σχ. 2α και 2β οφείλεται στην υγρασία που απορροφάται από τα συστατικά ροής, καθώς και στην εξάτμιση και αφυδάτωση της επιφανειακής υγρασίας.Οι κύριες αποσυνθέσεις δειγμάτων της κύριας ροής στο δεύτερο και τρίτο στάδιο στο σχ.Το 2a εμφανίστηκε στις θερμοκρασιακές κλίμακες 619,45°C–766,36°C και 766,36°C–866,49°C και το ποσοστό της απώλειας βάρους τους ήταν 2,84 και 9,48%., αντίστοιχα.Ενώ για τα δείγματα όξινης ροής στο Σχ. 7β, τα οποία ήταν στις θερμοκρασίες 665,23°C–745,37°C και 745,37°C–849,10°C, η ποσοστιαία απώλεια βάρους τους ήταν 0,81 και 6,73%, αντίστοιχα, η οποία αποδόθηκε θερμική αποσύνθεση.Δεδομένου ότι τα συστατικά ροής είναι ανόργανα, τα πτητικά περιορίζονται στο μίγμα ροής.Επομένως, η αναγωγή και η οξείδωση είναι τρομερές.Αυτό είναι συνεπές με τα αποτελέσματα των Balogun et al.51, Kamli et al.52 και Adeleke et al.53.Το άθροισμα της απώλειας μάζας του δείγματος ροής που παρατηρείται στο σχ.2α και 2β είναι 13,26% και 8,43%, αντίστοιχα.Μικρότερη απώλεια μάζας δειγμάτων ροής στο σχ.Το 2b οφείλεται στα υψηλά σημεία τήξης του TiO2 και SiO2 (1843 και 1710°C αντίστοιχα) ως τα κύρια οξείδια που συνθέτουν το μίγμα ροής54,55, ενώ το TiO2 και το SiO2 έχουν χαμηλότερα σημεία τήξης.σημείο τήξης Πρωτεύον οξείδιο: CaCO3 (825 °C) στο δείγμα ροής στο σχ.2a56.Αυτές οι αλλαγές στο σημείο τήξης των πρωτογενών οξειδίων σε μίγματα ροής αναφέρονται καλά από τους Shi et al.54, Ringdalen et al.55 και Du et al.56.Παρατηρώντας τη συνεχή απώλεια βάρους στα Σχ. 2α και 2β, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι τα δείγματα ροής που χρησιμοποιούνται στις επικαλύψεις ηλεκτροδίων Ε1 και Ε2 υφίστανται αποσύνθεση ενός σταδίου, όπως προτείνει ο Brown57.Το εύρος θερμοκρασίας της διαδικασίας μπορεί να φανεί από τις καμπύλες παραγώγων (wt%) στο σχ.2α και β.Εφόσον η καμπύλη TGA δεν μπορεί να περιγράψει με ακρίβεια τη συγκεκριμένη θερμοκρασία στην οποία το σύστημα ροής υφίσταται αλλαγή φάσης και κρυστάλλωση, το παράγωγο TGA χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ακριβούς τιμής θερμοκρασίας κάθε φαινομένου (αλλαγή φάσης) ως ενδόθερμη κορυφή για την προετοιμασία του συστήματος ροής.
Καμπύλες TGA-DTG που δείχνουν θερμική αποσύνθεση (α) αλκαλικής ροής για την επίστρωση ηλεκτροδίου Ε1 και (β) όξινης ροής για την επίστρωση ηλεκτροδίου Ε2.
Ο Πίνακας 4 δείχνει τα αποτελέσματα της φασματοφωτομετρικής ανάλυσης και της ανάλυσης SEM-EDS του βασικού μετάλλου DSS 2205 και των συγκολλήσεων που έγιναν με χρήση ηλεκτροδίων E1, E2 και C.Τα Ε1 και Ε2 έδειξαν ότι η περιεκτικότητα σε χρώμιο (Cr) μειώθηκε απότομα σε 18,94 και 17,04%, και η περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο (Mo) ήταν 0,06 και 0,08%, αντίστοιχα.οι τιμές των συγκολλήσεων με ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2 είναι χαμηλότερες.Αυτό είναι ελαφρώς σύμφωνο με την υπολογιζόμενη τιμή PREN για τη φερριτική-ωστενιτική φάση από την ανάλυση SEM-EDS.Επομένως, φαίνεται ότι η διάτρηση ξεκινά στο στάδιο με χαμηλές τιμές PREN (συγκολλήσεις από E1 και E2), βασικά όπως περιγράφεται στον Πίνακα 4. Αυτό είναι ενδεικτικό της εξάντλησης και πιθανής καθίζησης του κράματος στη συγκόλληση.Στη συνέχεια, η μείωση της περιεκτικότητας σε στοιχεία κραμάτων Cr και Mo σε συγκολλήσεις που παράγονται με χρήση ηλεκτροδίων E1 και E2 και οι χαμηλές ισοδύναμες τιμές τους (PREN) παρουσιάζονται στον Πίνακα 4, γεγονός που δημιουργεί πρόβλημα στη διατήρηση της αντίστασης σε επιθετικά περιβάλλοντα, ιδίως σε περιβάλλοντα χλωρίου.-περιβάλλον που περιέχει.Η σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο (Ni) 11,14% και το επιτρεπόμενο όριο περιεκτικότητας σε μαγγάνιο στις συγκολλημένες αρθρώσεις των ηλεκτροδίων Ε1 και Ε2 μπορεί να είχαν θετική επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες των συγκολλήσεων που χρησιμοποιούνται σε συνθήκες προσομοίωσης θαλασσινού νερού (Εικ. 3 ).κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας την εργασία των Yuan και Oy58 και των Jing et al.48 σχετικά με την επίδραση των συνθέσεων υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο και μαγγάνιο στη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των συγκολλημένων κατασκευών DSS κάτω από δύσκολες συνθήκες λειτουργίας.
Αποτελέσματα δοκιμής εφελκυσμού για (α) UTS και 0,2% sag YS και (β) ομοιόμορφη και πλήρη επιμήκυνση και τις τυπικές αποκλίσεις τους.
Οι ιδιότητες αντοχής του υλικού βάσης (BM) και των συγκολλημένων αρμών που κατασκευάζονται από τα ανεπτυγμένα ηλεκτρόδια (E1 και E2) και ένα ηλεκτρόδιο που διατίθεται στο εμπόριο (C) αξιολογήθηκαν σε δύο διαφορετικά ρεύματα συγκόλλησης 90 A και 110 A. 3(a) και (β) εμφανίζουν τα UTS, YS με μετατόπιση 0,2%, μαζί με τα δεδομένα επιμήκυνσης και τυπικής απόκλισης.Τα αποτελέσματα αντιστάθμισης UTS και YS κατά 0,2% ελήφθησαν από τα Σχ.3α δείχνουν τις βέλτιστες τιμές για το δείγμα αριθ.1 (BM), δείγμα αρ.3 (συγκόλληση Ε1), δείγμα αρ.5 (συγκόλληση Ε2) και αρ. δείγματος.6 (συγκολλήσεις με C) είναι 878 και 616 MPa, 732 και 497 MPa, 687 και 461 MPa και 769 και 549 MPa, αντίστοιχα, και οι αντίστοιχες τυπικές αποκλίσεις τους.Από το σχ.110 A) είναι δείγματα με αριθμό 1, 2, 3, 6 και 7, αντίστοιχα, με ελάχιστες συνιστώμενες ιδιότητες εφελκυσμού που υπερβαίνουν τα 450 MPa στη δοκιμή εφελκυσμού και τα 620 MPa στη δοκιμή εφελκυσμού που προτείνονται από τον Grocki32.Η επιμήκυνση των δειγμάτων συγκόλλησης με ηλεκτρόδια E1, E2 και C, που αντιπροσωπεύονται από τα δείγματα Νο. 2, Νο. 3, Νο. 4, Νο. 5, Νο. 6 και Νο. 7, σε ρεύματα συγκόλλησης 90 Α και 110 Α, αντίστοιχα, αντανακλά πλαστικότητα και ειλικρίνεια.σχέση με βασικά μέταλλα.Η χαμηλότερη επιμήκυνση εξηγήθηκε από πιθανά ελαττώματα συγκόλλησης ή τη σύνθεση της ροής του ηλεκτροδίου (Εικ. 3β).Μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι ο διπλός ανοξείδωτος χάλυβας BM και οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι με ηλεκτρόδια E1, E2 και C γενικά έχουν σημαντικά υψηλότερες ιδιότητες εφελκυσμού λόγω της σχετικά υψηλής περιεκτικότητάς τους σε νικέλιο (Πίνακας 4), αλλά αυτή η ιδιότητα παρατηρήθηκε σε συγκολλημένους αρμούς.Λιγότερο αποτελεσματικό Ε2 λαμβάνεται από την όξινη σύνθεση της ροής.Το Gunn59 έδειξε την επίδραση των κραμάτων νικελίου στη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των συγκολλημένων αρμών και στον έλεγχο της ισορροπίας φάσης και της κατανομής στοιχείων.Αυτό επιβεβαιώνει και πάλι το γεγονός ότι τα ηλεκτρόδια που κατασκευάζονται από συνθέσεις βασικής ροής έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες από τα ηλεκτρόδια που κατασκευάζονται από μίγματα όξινης ροής, όπως προτείνεται από τους Bang et al.60.Έτσι, έχει γίνει σημαντική συμβολή στην υπάρχουσα γνώση για τις ιδιότητες της συγκολλημένης άρθρωσης του νέου επικαλυμμένου ηλεκτροδίου (Ε1) με καλές εφελκυστικές ιδιότητες.
Στο σχ.Τα σχήματα 4a και 4b δείχνουν τα χαρακτηριστικά μικροσκληρότητας Vickers πειραματικών δειγμάτων συγκολλημένων αρμών των ηλεκτροδίων Ε1, Ε2 και C. Το 4a δείχνει τα αποτελέσματα σκληρότητας που λαμβάνονται από μία κατεύθυνση του δείγματος (από WZ έως BM) και στο Σχ.Το 4b δείχνει τα αποτελέσματα σκληρότητας που λαμβάνονται και στις δύο πλευρές του δείγματος.Οι τιμές σκληρότητας που λαμβάνονται κατά τη συγκόλληση των δειγμάτων Νο. 2, 3, 4 και 5, τα οποία είναι συγκολλημένοι σύνδεσμοι με ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2, μπορεί να οφείλονται στη χονδρόκοκκη δομή κατά τη στερεοποίηση στους κύκλους συγκόλλησης.Παρατηρήθηκε απότομη αύξηση στη σκληρότητα τόσο στο χονδρόκοκκο HAZ όσο και στο λεπτόκοκκο HAZ όλων των δειγμάτων Νο. 2-7 (βλ. κωδικούς δειγμάτων στον Πίνακα 2), η οποία μπορεί να εξηγηθεί από μια πιθανή αλλαγή στη μικροδομή του η συγκόλληση ως αποτέλεσμα των δειγμάτων συγκόλλησης χρωμίου είναι πλούσια σε εκπομπές (Cr23C6) .Σε σύγκριση με άλλα δείγματα συγκόλλησης 2, 3, 4 και 5, οι τιμές σκληρότητας των συγκολλημένων αρμών των δειγμάτων Νο. 6 και 7 στα Σχ.4α και 4β παραπάνω (Πίνακας 2).Σύμφωνα με τους Mohammed et al.61 και Nowacki και Lukoje62, αυτό μπορεί να οφείλεται στην υψηλή τιμή δ φερρίτη και στις επαγόμενες παραμένουσες τάσεις στη συγκόλληση, καθώς και στην εξάντληση στοιχείων κράματος όπως Mo και Cr στη συγκόλληση.Οι τιμές σκληρότητας όλων των θεωρούμενων πειραματικών δειγμάτων στην περιοχή του BM φαίνεται να είναι συνεπείς.Η τάση στα αποτελέσματα της ανάλυσης σκληρότητας των συγκολλημένων δειγμάτων είναι συνεπής με τα συμπεράσματα άλλων ερευνητών61,63,64.
Τιμές σκληρότητας συγκολλημένων αρμών δειγμάτων DSS (α) μισό τμήμα συγκολλημένων δειγμάτων και (β) πλήρες τμήμα συγκολλημένων αρμών.
Λήφθηκαν οι διάφορες φάσεις που υπάρχουν στο συγκολλημένο DSS 2205 με ηλεκτρόδια E1, E2 και C και τα φάσματα XRD για τη γωνία περίθλασης 2\(\theta\) φαίνονται στο Σχ. 5. Κορυφές ωστενίτη (\(\γάμα\) ) και φάσεις φερρίτη (\(\άλφα\)) αναγνωρίστηκαν σε γωνίες περίθλασης 43° και 44°, επιβεβαιώνοντας οριστικά ότι η σύνθεση συγκόλλησης είναι διφασικός ανοξείδωτος χάλυβας 65.ότι το DSS BM δείχνει μόνο ωστενιτικές (\(\γάμα\)) και φερριτικές (\(\άλφα\)) φάσεις, επιβεβαιώνοντας τα μικροδομικά αποτελέσματα που παρουσιάζονται στα Σχήματα 1 και 2. 6c, 7c και 9c.Η φερριτική (\(\άλφα\)) φάση που παρατηρείται με το DSS BM και η υψηλή κορυφή στη συγκόλληση με το ηλεκτρόδιο C είναι ενδεικτικές της αντοχής του στη διάβρωση, καθώς αυτή η φάση στοχεύει στην αύξηση της αντίστασης στη διάβρωση του χάλυβα, όπως οι Davison και Redmond66 αναφέρθηκε, η παρουσία στοιχείων σταθεροποίησης φερρίτη, όπως Cr και Mo, σταθεροποιεί αποτελεσματικά το παθητικό φιλμ του υλικού σε περιβάλλοντα που περιέχουν χλωρίδιο.Ο Πίνακας 5 δείχνει τη φάση φερρίτη-ωστενιτικής με ποσοτική μεταλλογραφία.Η αναλογία του κλάσματος όγκου της φερρίτη-ωστενιτικής φάσης στις συγκολλημένες αρθρώσεις του ηλεκτροδίου C επιτυγχάνεται περίπου (≈1:1).Η σύνθεση φάσης συγκολλήσεων χαμηλού φερρίτη (\(\άλφα\)) με χρήση ηλεκτροδίων Ε1 και Ε2 στα αποτελέσματα του κλάσματος όγκου (Πίνακας 5) υποδεικνύει μια πιθανή ευαισθησία σε ένα διαβρωτικό περιβάλλον, η οποία επιβεβαιώθηκε με ηλεκτροχημική ανάλυση.επιβεβαιώθηκε (Εικ. 10a,b)), καθώς η φάση φερρίτη παρέχει υψηλή αντοχή και προστασία από τη διάβρωση λόγω τάσης που προκαλείται από το χλώριο.Αυτό επιβεβαιώνεται περαιτέρω από τις χαμηλές τιμές σκληρότητας που παρατηρούνται στις συγκολλήσεις των ηλεκτροδίων Ε1 και Ε2 στο Σχ.4a,b, που προκαλούνται από τη χαμηλή αναλογία φερρίτη στη μεταλλική κατασκευή (Πίνακας 5).Η παρουσία μη ισορροπημένης ωστενιτικής (\(\γάμα\)) και φερριτικής (\(\άλφα\)) φάσεων σε συγκολλημένες ενώσεις με χρήση ηλεκτροδίων Ε2 υποδεικνύει την πραγματική ευπάθεια του χάλυβα σε ομοιόμορφη επίθεση διάβρωσης.Αντίθετα, τα φάσματα XPA των διφασικών χάλυβων συγκολλημένων αρμών με ηλεκτρόδια E1 και C, μαζί με τα αποτελέσματα του BM, συνήθως υποδεικνύουν την παρουσία ωστενιτικών και φερριτικών σταθεροποιητικών στοιχείων, γεγονός που καθιστά το υλικό χρήσιμο στις κατασκευές και την πετροχημική βιομηχανία. , επειδή υποστήριξαν οι Jimenez et al.65;Davidson & Redmond66;Shamant και άλλοι67.
Οπτικές μικρογραφίες συγκολλημένων αρμών ηλεκτροδίων E1 με διαφορετικές γεωμετρίες συγκόλλησης: (α) HAZ που δείχνει τη γραμμή σύντηξης, (β) HAZ που δείχνει τη γραμμή σύντηξης σε μεγαλύτερη μεγέθυνση, (γ) BM για τη φερριτική-ωστενιτική φάση, (δ) γεωμετρία συγκόλλησης , (ε) Δείχνει τη ζώνη μετάβασης κοντά, (στ) Το HAZ δείχνει τη φερριτική-ωστενιτική φάση σε υψηλότερη μεγέθυνση, (ζ) Η ζώνη συγκόλλησης δείχνει τη φάση φερριτικής-ωστενιτικής φάσης Εφελκυστική φάση.
Οπτικές μικρογραφίες συγκολλήσεων ηλεκτροδίων Ε2 σε διάφορες γεωμετρίες συγκόλλησης: (α) HAZ που δείχνει τη γραμμή σύντηξης, (β) HAZ που δείχνει τη γραμμή σύντηξης σε μεγαλύτερη μεγέθυνση, (γ) BM για τη φάση φερριτικού-ωστενιτικού όγκου, (δ) γεωμετρία συγκόλλησης, (ε) ) που δείχνει τη ζώνη μετάβασης κοντά, (στ) HAZ που δείχνει τη φερριτική-ωστενιτική φάση σε μεγαλύτερη μεγέθυνση, (ζ) τη ζώνη συγκόλλησης που δείχνει τη φερριτική-ωστενιτική φάση.
Τα σχήματα 6a–c και, για παράδειγμα, δείχνουν τη μεταλλογραφική δομή των αρμών DSS που συγκολλήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρόδιο E1 σε διάφορες γεωμετρίες συγκόλλησης (Εικόνα 6d), υποδεικνύοντας πού ελήφθησαν οι οπτικές μικρογραφίες σε διαφορετικές μεγεθύνσεις.Στο σχ.6a, b, f – μεταβατικές ζώνες συγκολλημένων αρμών, που δείχνουν τη δομή ισορροπίας φάσης φερρίτη-ωστενίτη.Τα σχήματα 7a-c και για παράδειγμα δείχνουν επίσης το OM μιας άρθρωσης DSS που συγκολλήθηκε χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρόδιο Ε2 σε διάφορες γεωμετρίες συγκόλλησης (Σχήμα 7δ), που αντιπροσωπεύει τα σημεία ανάλυσης ΟΜ σε διαφορετικές μεγεθύνσεις.Στο σχ.Τα σχήματα 7a,b,f δείχνουν τη μεταβατική ζώνη μιας συγκολλημένης άρθρωσης σε φερριτική-ωστενιτική ισορροπία.Το OM στη ζώνη συγκόλλησης (WZ) φαίνεται στο σχ.1 και εικ.2. Συγκολλήσεις για ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2 6g και 7g, αντίστοιχα.Το OM στο BM φαίνεται στα Σχήματα 1 και 2. Στο Σχ.Τα σχήματα 6c, e και 7c, e δείχνουν την περίπτωση συγκολλημένων αρμών με ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2, αντίστοιχα.Η φωτεινή περιοχή είναι η φάση του ωστενίτη και η σκούρα μαύρη περιοχή είναι η φάση του φερρίτη.Οι ισορροπίες φάσης στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ) κοντά στη γραμμή σύντηξης έδειξαν τον σχηματισμό ιζημάτων Cr2N, όπως φαίνεται στις μικρογραφίες SEM-BSE στα Σχ.8a,b και επιβεβαιώνεται στο σχ.9α,β.Η παρουσία Cr2N που παρατηρείται στη φάση φερρίτη των δειγμάτων στα Σχ.8a,b και επιβεβαιώνεται με ανάλυση σημείου SEM-EMF και γραμμικά διαγράμματα EMF συγκολλημένων εξαρτημάτων (Εικ. 9a-b), οφείλεται στην υψηλότερη θερμοκρασία θερμότητας συγκόλλησης.Η κυκλοφορία επιταχύνει την εισαγωγή χρωμίου και αζώτου, καθώς η υψηλή θερμοκρασία στη συγκόλληση αυξάνει τον συντελεστή διάχυσης του αζώτου.Αυτά τα αποτελέσματα υποστηρίζουν μελέτες των Ramirez et al.68 και Herenyu et al.69 που δείχνουν ότι, ανεξάρτητα από την περιεκτικότητα σε άζωτο, το Cr2N συνήθως εναποτίθεται στους κόκκους φερρίτη, στα όρια των κόκκων και στα όρια α/\(\γάμα\), όπως προτείνεται επίσης από άλλους ερευνητές.70,71.
(α) κηλιδιακή ανάλυση SEM-EMF (1, 2 και 3) συγκολλημένου συνδέσμου με Ε2.
Η επιφανειακή μορφολογία των αντιπροσωπευτικών δειγμάτων και τα αντίστοιχα EMFs τους φαίνονται στα Σχ.10 a–c.Στο σχ.Τα σχήματα 10a και 10b δείχνουν μικρογραφίες SEM και τα φάσματα EMF των συγκολλημένων αρμών χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2 στη ζώνη συγκόλλησης, αντίστοιχα, και στο Σχ.Το 10c δείχνει μικρογραφίες SEM και φάσματα EMF του OM που περιέχει φάσεις ωστενίτη (\(\γάμα\)) και φερρίτη (\(\άλφα\)) χωρίς ιζήματα.Όπως φαίνεται στο φάσμα EDS στο Σχήμα 10α, το ποσοστό Cr (21,69 wt.%) και Mo (2,65 wt.%) σε σύγκριση με 6,25 wt.% Ni δίνει μια αίσθηση της αντίστοιχης ισορροπίας της φάσης φερρίτη-ωστενιτικού.Μικροδομή με υψηλή μείωση της περιεκτικότητας σε χρώμιο (15,97 wt.%) και μολυβδαίνιο (1,06 wt.%) σε σύγκριση με υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο (10,08 wt.%) στη μικροδομή της συγκολλημένης ένωσης του ηλεκτροδίου Ε2, που φαίνεται στο Σύκο.1. Συγκρίνετε.Φάσμα EMF 10β.Το βελονωτό σχήμα με λεπτόκοκκη ωστενιτική δομή που φαίνεται στο WZ που φαίνεται στο σχ.Το 10b επιβεβαιώνει την πιθανή εξάντληση των στοιχείων φερριοποίησης (Cr και Mo) στη συγκόλληση και την καθίζηση του νιτριδίου του χρωμίου (Cr2N) - την ωστενιτική φάση.Η κατανομή των σωματιδίων καθίζησης κατά μήκος των ορίων της ωστενιτικής (\(\γάμα\)) και της φερριτικής (\(\άλφα\)) φάσεων των συγκολλημένων αρμών DSS επιβεβαιώνει αυτή τη δήλωση72,73,74.Αυτό έχει επίσης ως αποτέλεσμα την κακή του απόδοση στη διάβρωση, καθώς το Cr θεωρείται ότι είναι το κύριο στοιχείο για το σχηματισμό μιας παθητικής μεμβράνης που βελτιώνει την τοπική αντίσταση στη διάβρωση του χάλυβα59,75 όπως φαίνεται στο Σχ. 10β.Μπορεί να φανεί ότι το BM στο μικρογράφημα SEM στο Σχ. 10c δείχνει ισχυρή βελτίωση κόκκων καθώς τα αποτελέσματα του φάσματος EDS του δείχνουν Cr (23,32 wt%), Mo (3,33 wt%) και Ni (6,32 wt).%) καλές χημικές ιδιότητες.%) ως σημαντικό στοιχείο κράματος για τον έλεγχο της μικροδομής ισορροπίας της φερριτοωστενιτικής φάσης της δομής DSS76.Τα αποτελέσματα της φασματοσκοπικής ανάλυσης σύνθεσης EMF των συγκολλημένων αρμών του ηλεκτροδίου E1 δικαιολογούν τη χρήση του σε κατασκευές και ελαφρώς επιθετικά περιβάλλοντα, καθώς οι διαμορφωτές ωστενίτη και οι σταθεροποιητές φερρίτη στη μικροδομή συμμορφώνονται με το πρότυπο DSS AISI 220541.72 για συγκολλημένες αρθρώσεις, 77.
Μικρογραφίες SEM συγκολλημένων αρμών, όπου (α) το ηλεκτρόδιο Ε1 της ζώνης συγκόλλησης έχει φάσμα EMF, (β) το ηλεκτρόδιο Ε2 της ζώνης συγκόλλησης έχει φάσμα EMF, (γ) το OM έχει φάσμα EMF.
Στην πράξη, έχει παρατηρηθεί ότι οι συγκολλήσεις DSS στερεοποιούνται σε έναν πλήρως φερριτικό (τρόπο F) τρόπο, με πυρήνες ωστενίτη να πυρήνωνται κάτω από τη θερμοκρασία φερριτικού διαλύματος, η οποία εξαρτάται κυρίως από την ισοδύναμη αναλογία χρωμίου προς νικέλιο (Creq/Nieq) (> Το 1,95 αποτελεί τον τρόπο F) Μερικοί ερευνητές έχουν παρατηρήσει αυτή την επίδραση του χάλυβα λόγω της ισχυρής ικανότητας διάχυσης του Cr και του Mo ως στοιχεία σχηματισμού φερρίτη στη φάση φερρίτη8078,79.Είναι σαφές ότι το DSS 2205 BM περιέχει υψηλή ποσότητα Cr και Mo (δείχνοντας υψηλότερο Creq), αλλά έχει χαμηλότερη περιεκτικότητα σε Ni από τη συγκόλληση με ηλεκτρόδια E1, E2 και C, γεγονός που συμβάλλει σε υψηλότερο λόγο Creq/Nieq.Αυτό είναι επίσης εμφανές στην τρέχουσα μελέτη, όπως φαίνεται στον Πίνακα 4, όπου ο λόγος Creq/Nieq προσδιορίστηκε για DSS 2205 BM πάνω από 1,95.Μπορεί να φανεί ότι οι συγκολλήσεις με ηλεκτρόδια E1, E2 και C σκληραίνουν σε ωστενιτικό-φερριτικό τρόπο (λειτουργία AF), ωστενιτικό τρόπο (τρόπος A) και φερριτικό-ωστενιτικό τρόπο, αντίστοιχα, λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε λειτουργία όγκου (λειτουργία FA) .), όπως φαίνεται στον Πίνακα 4, η περιεκτικότητα σε Ni, Cr και Mo στη συγκόλληση είναι μικρότερη, υποδεικνύοντας ότι ο λόγος Creq/Nieq είναι χαμηλότερος από αυτόν του BM.Ο πρωτεύων φερρίτης στις συγκολλήσεις ηλεκτροδίων Ε2 είχε μορφολογία φερρίτη και ο προσδιορισμένος λόγος Creq/Nieq ήταν 1,20 όπως περιγράφεται στον Πίνακα 4.
Στο σχ.Το 11α δείχνει το Δυναμικό Ανοιχτού Κυκλώματος (OCP) σε σχέση με το χρόνο για μια χαλύβδινη κατασκευή AISI DSS 2205 σε διάλυμα NaCl 3,5%.Μπορεί να φανεί ότι η καμπύλη ORP μετατοπίζεται προς ένα πιο θετικό δυναμικό, υποδεικνύοντας την εμφάνιση μιας παθητικής μεμβράνης στην επιφάνεια του μεταλλικού δείγματος, μια πτώση του δυναμικού υποδηλώνει γενικευμένη διάβρωση και ένα σχεδόν σταθερό δυναμικό με την πάροδο του χρόνου δείχνει το σχηματισμό ενός παθητική ταινία με την πάροδο του χρόνου., Η επιφάνεια του δείγματος είναι σταθερή και έχει Sticky 77. Οι καμπύλες απεικονίζουν τα πειραματικά υποστρώματα υπό σταθερές συνθήκες για όλα τα δείγματα σε ηλεκτρολύτη που περιέχει 3,5% διάλυμα NaCl, με εξαίρεση το δείγμα 7 (άρθρωση συγκόλλησης με ηλεκτρόδιο C), που παρουσιάζει μικρή αστάθεια.Αυτή η αστάθεια μπορεί να συγκριθεί με την παρουσία ιόντων χλωρίου (Cl-) στο διάλυμα, τα οποία μπορούν να επιταχύνουν σημαντικά την αντίδραση διάβρωσης, αυξάνοντας έτσι τον βαθμό διάβρωσης.Παρατηρήσεις κατά τη σάρωση OCP χωρίς εφαρμοσμένο δυναμικό έδειξαν ότι το Cl στην αντίδραση μπορεί να επηρεάσει την αντίσταση και τη θερμοδυναμική σταθερότητα των δειγμάτων σε επιθετικά περιβάλλοντα.Οι Ma et al.81 και Lotho et al.5 επιβεβαίωσε τον ισχυρισμό ότι το Cl- παίζει ρόλο στην επιτάχυνση της αποικοδόμησης των παθητικών μεμβρανών στα υποστρώματα, συμβάλλοντας έτσι στην περαιτέρω φθορά.
Ηλεκτροχημική ανάλυση των δειγμάτων που μελετήθηκαν: (α) εξέλιξη του RSD ανάλογα με το χρόνο και (β) ποτενσιοδυναμική πόλωση των δειγμάτων σε διάλυμα NaCl 3,5%.
Στο σχ.Το 11b παρουσιάζει μια συγκριτική ανάλυση των καμπυλών ποτενσιοδυναμικής πόλωσης (PPC) των συγκολλημένων αρμών των ηλεκτροδίων E1, E2 και C υπό την επίδραση ενός διαλύματος NaCl 3,5%.Συγκολλημένα δείγματα ΒΜ σε PPC και διάλυμα NaCl 3,5% έδειξαν παθητική συμπεριφορά.Ο Πίνακας 5 δείχνει τις παραμέτρους ηλεκτροχημικής ανάλυσης των δειγμάτων που ελήφθησαν από τις καμπύλες ΔΕΗ, όπως Ecorr (δυναμικό διάβρωσης) και Epit (δυναμικό διάβρωσης διάβρωσης) και τις σχετικές αποκλίσεις τους.Σε σύγκριση με άλλα δείγματα Νο. 2 και Νο. 5, συγκολλημένα με ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2, τα δείγματα Νο. 1 και Νο. 7 (ΒΜ και συγκολλημένοι σύνδεσμοι με ηλεκτρόδιο C) έδειξαν υψηλό δυναμικό διάβρωσης διάτρησης στο διάλυμα NaCl (Εικ. 11β ).Οι υψηλότερες ιδιότητες παθητικοποίησης του πρώτου σε σύγκριση με το δεύτερο οφείλονται στην ισορροπία της μικροδομικής σύστασης του χάλυβα (ωστενιτική και φερριτική φάση) και στη συγκέντρωση των στοιχείων κράματος.Λόγω της παρουσίας φερρίτη και ωστενιτικών φάσεων στη μικροδομή, οι Resendea et al.82 υποστήριξε την παθητική συμπεριφορά του DSS σε επιθετικά μέσα.Η χαμηλή απόδοση των συγκολλημένων δειγμάτων με ηλεκτρόδια E1 και E2 μπορεί να συσχετιστεί με την εξάντληση των κύριων στοιχείων κράματος, όπως το Cr και το Mo, στη ζώνη συγκόλλησης (WZ), καθώς σταθεροποιούν τη φάση φερρίτη (Cr και Mo), ενεργούν ως παθητικοποιητές Κράματα στην ωστενιτική φάση των οξειδωμένων χάλυβων.Η επίδραση αυτών των στοιχείων στην αντίσταση στο κοίλωμα είναι μεγαλύτερη στην ωστενιτική φάση παρά στη φερριτική φάση.Για το λόγο αυτό, η φερριτική φάση υφίσταται παθητικοποίηση ταχύτερα από την ωστενιτική φάση που σχετίζεται με την πρώτη περιοχή παθητικοποίησης της καμπύλης πόλωσης.Αυτά τα στοιχεία έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην αντίσταση στα σκασίματα DSS λόγω της υψηλότερης αντίστασής τους στη διάτρηση στην ωστενιτική φάση σε σύγκριση με τη φερριτική φάση.Επομένως, η ταχεία παθητικοποίηση της φάσης φερρίτη είναι 81% υψηλότερη από αυτή της φάσης ωστενίτη.Αν και το διάλυμα Cl-in έχει ισχυρή αρνητική επίδραση στην ικανότητα παθητικοποίησης του χαλύβδινου φιλμ83.Κατά συνέπεια, η σταθερότητα της παθητικοποιητικής μεμβράνης του δείγματος θα μειωθεί πολύ84.Από τον πίνακα.Το 6 δείχνει επίσης ότι το δυναμικό διάβρωσης (Ecorr) των συγκολλημένων αρμών με το ηλεκτρόδιο Ε1 είναι κάπως λιγότερο σταθερό σε διάλυμα σε σύγκριση με τους συγκολλημένους συνδέσμους με το ηλεκτρόδιο Ε2.Αυτό επιβεβαιώνεται επίσης από τις χαμηλές τιμές της σκληρότητας των συγκολλήσεων με χρήση ηλεκτροδίων E1 και E2 στο σχ.4a,b, το οποίο οφείλεται στη χαμηλή περιεκτικότητα σε φερρίτη (Πίνακας 5) και στη χαμηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο και μολυβδαίνιο (Πίνακας 4) στη δομή από χάλυβα.Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η αντίσταση στη διάβρωση των χάλυβα στο προσομοιωμένο θαλάσσιο περιβάλλον αυξάνεται με τη μείωση του ρεύματος συγκόλλησης και μειώνεται με χαμηλή περιεκτικότητα σε Cr και Mo και χαμηλή περιεκτικότητα σε φερρίτη.Αυτή η δήλωση συνάδει με μια μελέτη των Salim et al.85 σχετικά με την επίδραση των παραμέτρων συγκόλλησης όπως το ρεύμα συγκόλλησης στην ακεραιότητα διάβρωσης των συγκολλημένων χάλυβων.Καθώς το χλώριο διεισδύει στον χάλυβα μέσω διαφόρων μέσων, όπως η τριχοειδής απορρόφηση και διάχυση, σχηματίζονται κοιλώματα (διάβρωση λακκούβων) ανομοιόμορφου σχήματος και βάθους.Ο μηχανισμός είναι σημαντικά διαφορετικός σε διαλύματα υψηλότερου pH όπου οι περιβάλλοντες ομάδες (OH-) έλκονται απλώς από την επιφάνεια του χάλυβα, σταθεροποιώντας το παθητικό φιλμ και παρέχοντας πρόσθετη προστασία στην επιφάνεια του χάλυβα25,86.Η καλύτερη αντοχή στη διάβρωση των δειγμάτων Νο. 1 και Νο. 7 οφείλεται κυρίως στην παρουσία στη δομή του χάλυβα μεγάλης ποσότητας δ-φερρίτη (Πίνακας 5) και μεγάλης ποσότητας Cr και Mo (Πίνακας 4), δεδομένου ότι η Το επίπεδο διάβρωσης με διάτρηση υπάρχει κυρίως στον χάλυβα, συγκολλημένο με τη μέθοδο DSS, στη δομή ωστενιτικής φάσης των εξαρτημάτων.Έτσι, η χημική σύνθεση του κράματος παίζει καθοριστικό ρόλο στην απόδοση διάβρωσης του συγκολλημένου συνδέσμου87,88.Επιπλέον, παρατηρήθηκε ότι τα δείγματα που συγκολλήθηκαν με χρήση των ηλεκτροδίων E1 και C σε αυτή τη μελέτη έδειξαν χαμηλότερες τιμές Ecorr από τις καμπύλες PPC από εκείνα που συγκολλήθηκαν χρησιμοποιώντας το ηλεκτρόδιο E2 από τις καμπύλες OCP (Πίνακας 5).Επομένως, η περιοχή της ανόδου ξεκινά με χαμηλότερο δυναμικό.Αυτή η αλλαγή οφείλεται κυρίως στη μερική σταθεροποίηση του στρώματος παθητικοποίησης που σχηματίζεται στην επιφάνεια του δείγματος και στην καθοδική πόλωση που συμβαίνει πριν επιτευχθεί πλήρης σταθεροποίηση του OCP89.Στο σχ.Τα σχήματα 12a και b δείχνουν τρισδιάστατες εικόνες οπτικού προφίλερ πειραματικά διαβρωμένων δειγμάτων κάτω από διάφορες συνθήκες συγκόλλησης.Μπορεί να φανεί ότι το μέγεθος διάβρωσης διάτρησης των δοκιμίων αυξάνεται με το χαμηλότερο δυναμικό διάβρωσης που δημιουργείται από το υψηλό ρεύμα συγκόλλησης των 110 A (Εικ. 12b), συγκρίσιμο με το μέγεθος διάβρωσης με διάτρηση που λαμβάνεται για συγκολλήσεις με χαμηλότερο λόγο ρεύματος συγκόλλησης 90 Α. (Εικ. 12α ).Αυτό επιβεβαιώνει τον ισχυρισμό του Mohammed90 ότι σχηματίζονται λωρίδες ολίσθησης στην επιφάνεια του δείγματος για να καταστρέψουν το επιφανειακό φιλμ παθητικοποίησης εκθέτοντας το υπόστρωμα σε διάλυμα NaCl 3,5% έτσι ώστε το χλωρίδιο να αρχίσει να επιτίθεται, προκαλώντας τη διάλυση του υλικού.
Η ανάλυση SEM-EDS στον Πίνακα 4 δείχνει ότι οι τιμές PREN κάθε ωστενιτικής φάσης είναι υψηλότερες από αυτές του φερρίτη σε όλες τις συγκολλήσεις και το BM.Η έναρξη της διάτρησης στη διεπιφάνεια φερρίτη/ωστενίτη επιταχύνει την καταστροφή του στρώματος του παθητικού υλικού λόγω της ανομοιογένειας και του διαχωρισμού των στοιχείων που εμφανίζονται σε αυτές τις περιοχές91.Σε αντίθεση με την ωστενιτική φάση, όπου η τιμή του ισοδύναμου αντίστασης σκασίματος (PRE) είναι υψηλότερη, η έναρξη της διάνοιξης στη φερριτική φάση οφείλεται στη χαμηλότερη τιμή PRE (Πίνακας 4).Η φάση ωστενίτη φαίνεται να περιέχει σημαντική ποσότητα σταθεροποιητή ωστενίτη (διαλυτότητα αζώτου), η οποία παρέχει υψηλότερη συγκέντρωση αυτού του στοιχείου και, ως εκ τούτου, υψηλότερη αντίσταση στα σκασίματα92.
Στο σχ.Το Σχήμα 13 δείχνει κρίσιμες καμπύλες θερμοκρασίας διάτρησης για συγκολλήσεις E1, E2 και C.Δεδομένου ότι η πυκνότητα ρεύματος αυξήθηκε στα 100 µA/cm2 λόγω της διάτρησης κατά τη διάρκεια της δοκιμής ASTM, είναι σαφές ότι η συγκόλληση @110A με E1 έδειξε μια ελάχιστη κρίσιμη θερμοκρασία διάτρησης 27,5°C ακολουθούμενη από συγκόλληση E2 @ 90A δείχνει CPT 40 °C και στην περίπτωση του C@110A το υψηλότερο CPT είναι 41°C.Τα αποτελέσματα που παρατηρήθηκαν είναι σε καλή συμφωνία με τα παρατηρούμενα αποτελέσματα των δοκιμών πόλωσης.
Οι μηχανικές ιδιότητες και η συμπεριφορά διάβρωσης των συγκολλήσεων διπλού ανοξείδωτου χάλυβα διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας τα νέα ηλεκτρόδια Ε1 και Ε2.Το αλκαλικό ηλεκτρόδιο (Ε1) και το όξινο ηλεκτρόδιο (Ε2) που χρησιμοποιήθηκαν στη διαδικασία SMAW επικαλύφθηκαν επιτυχώς με μια σύνθεση ροής με συνολική αναλογία κάλυψης 1,7 mm και αλκαλικό δείκτη 2,40 και 0,40, αντίστοιχα.Η θερμική σταθερότητα των ροών που παρασκευάζονται χρησιμοποιώντας TGA σε ένα αδρανές μέσο έχει αξιολογηθεί.Η παρουσία υψηλής περιεκτικότητας σε TiO2 (%) στη μήτρα ροής βελτίωσε την απομάκρυνση της σκωρίας των συγκολλήσεων για ηλεκτρόδια επικαλυμμένα με όξινη ροή (Ε2) σε σύγκριση με ηλεκτρόδια επικαλυμμένα με βασική ροή (Ε1).Αν και τα δύο επικαλυμμένα ηλεκτρόδια (Ε1 και Ε2) έχουν καλή ικανότητα εκκίνησης τόξου.Οι συνθήκες συγκόλλησης, ειδικά η είσοδος θερμότητας, το ρεύμα και η ταχύτητα συγκόλλησης, παίζουν κρίσιμο ρόλο στην επίτευξη της ισορροπίας φάσης ωστενίτη/φερρίτη των συγκολλήσεων DSS 2205 και των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων της συγκόλλησης.Οι αρμοί που συγκολλήθηκαν με το ηλεκτρόδιο Ε1 έδειξαν εξαιρετικές ιδιότητες εφελκυσμού (διάτμηση 0,2% YS = 497 MPa και UTS = 732 MPa), επιβεβαιώνοντας ότι τα ηλεκτρόδια με επικάλυψη βασικής ροής έχουν υψηλό δείκτη βασικότητας σε σύγκριση με τα ηλεκτρόδια με επικάλυψη ροής οξέος.Τα ηλεκτρόδια παρουσιάζουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες με χαμηλή αλκαλικότητα.Είναι προφανές ότι στις συγκολλημένες αρθρώσεις ηλεκτροδίων με νέα επίστρωση (Ε1 και Ε2) δεν υπάρχει ισορροπία της φερρίτη-ωστενιτικής φάσης, η οποία αποκαλύφθηκε με ανάλυση OES και SEM-EDS της συγκόλλησης και ποσοτικοποιήθηκε με το κλάσμα όγκου σε η συγκόλληση.Η μεταλλογραφία επιβεβαίωσε τη μελέτη SEM τους.μικροδομές.Αυτό οφείλεται κυρίως στην εξάντληση στοιχείων κράματος όπως Cr και Mo και στην πιθανή απελευθέρωση Cr2N κατά τη συγκόλληση, κάτι που επιβεβαιώνεται από τη σάρωση γραμμής EDS.Αυτό υποστηρίζεται περαιτέρω από τις χαμηλές τιμές σκληρότητας που παρατηρούνται σε συγκολλήσεις με ηλεκτρόδια E1 και E2 λόγω της χαμηλής αναλογίας τους σε φερρίτη και στοιχεία κράματος στη δομή του χάλυβα.Το δυναμικό διάβρωσης απόδειξης (Ecorr) των συγκολλήσεων που χρησιμοποιούν το ηλεκτρόδιο Ε1 αποδείχθηκε ελαφρώς λιγότερο ανθεκτικό στη διάβρωση του διαλύματος σε σύγκριση με τις συγκολλήσεις που χρησιμοποιούν το ηλεκτρόδιο Ε2.Αυτό επιβεβαιώνει την αποτελεσματικότητα των ηλεκτροδίων που αναπτύχθηκαν πρόσφατα σε συγκολλήσεις που δοκιμάστηκαν σε περιβάλλον 3,5% NaCl χωρίς σύνθεση κράματος μίγματος ροής.Μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η αντίσταση στη διάβρωση στο προσομοιωμένο θαλάσσιο περιβάλλον αυξάνεται με τη μείωση του ρεύματος συγκόλλησης.Έτσι, η καθίζηση καρβιδίων και νιτριδίων και η επακόλουθη μείωση της αντίστασης στη διάβρωση των συγκολλημένων αρμών με χρήση ηλεκτροδίων E1 και E2 εξηγήθηκε από ένα αυξημένο ρεύμα συγκόλλησης, το οποίο οδήγησε σε ανισορροπία στην ισορροπία φάσης των συγκολλημένων αρμών από χάλυβες διπλής χρήσης.
Κατόπιν αιτήματος, δεδομένα για αυτήν τη μελέτη θα παρέχονται από τον εκάστοτε συγγραφέα.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. and Liimatainen J. Μικροδομή από ανοξείδωτο χάλυβα super duplex που σχηματίζεται από θερμή ισοστατική συμπίεση μεταλλουργίας σκόνης σε βιομηχανική θερμική επεξεργασία.Μέταλλο.alma mater.έκσταση.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. και Kitagawa Y. Έλεγχος μικροδομής στην ένωση σύγχρονων ανοξείδωτων χάλυβων.In Processing New Materials for Advanced Electromagnetic Energy, 419–422 (2005).
Smook O. Μικροδομή και ιδιότητες super duplex ανοξείδωτων χάλυβων σύγχρονης μεταλλουργίας σκόνης.Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (2004)
Lotto, TR and Babalola, P. Polarization Corrosion Behavior and Microstructural Analysis of AA1070 Aluminium and Silicon Carbide Matrix Composites σε συγκεντρώσεις χλωριούχου οξέος.Πειστικός μηχανικός.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. and Ferro P. Διαδικασία συγκόλλησης, μικροδομική αλλαγή και τελικές ιδιότητες ανοξείδωτου χάλυβα διπλής και υπερδιπλής όψης.Duplex ανοξείδωτο ατσάλι 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. and Karaaslan A. Επίδραση του χρόνου ανόπτησης και του ρυθμού ψύξης στη διαδικασία εναπόθεσης σε χάλυβες δύο φάσεων ανθεκτικών στη διάβρωση.Μέταλλο.η επιστήμη.θερμική επεξεργασία.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S και Ravi K. Ανάπτυξη άπαχων διπλών ανοξείδωτων χάλυβων (LDSS) με εξαιρετικές μηχανικές και διαβρωτικές ιδιότητες στο εργαστήριο.Προχωρημένο Alma Mater.δεξαμενή αποθήκευσης.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. and Isgor OB Μεταλλουργικές και ηλεκτροχημικές ιδιότητες στρωμάτων επένδυσης από ανοξείδωτο χάλυβα super duplex σε υποστρώματα μαλακού χάλυβα που λαμβάνονται με κράμα λέιζερ σε στρώμα σκόνης.η επιστήμη.Απ. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. and Kuroda, K. Προσπάθειες εξοικονόμησης νικελίου σε ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. και Gonome F. Ανάπτυξη μιας νέας σειράς από ανοξείδωτους χάλυβες άπαχου διπλής όψης.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON Steel Technical Report No. 126 (2021).