Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Olyan böngészőverziót használ, amely korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Ezenkívül a folyamatos támogatás érdekében stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
Diánként három cikket mutató csúszkák.Használja a vissza és a következő gombokat a diák közötti mozgáshoz, vagy a végén lévő diavezérlő gombokat az egyes diák közötti mozgáshoz.
Rozsdamentes acél 321 tekercscső kémiai összetétele
A 321-es rozsdamentes acél tekercscsövek kémiai összetétele a következő:
- Szén: 0,08% max
- Mangán: 2,00% max
- Nikkel: 9,00% min
| Fokozat | C | Mn | Si | P | S | Cr | N | Ni | Ti |
| 321 | 0,08 max | 2,0 max | 1,0 max | 0,045 max | 0,030 max | 17.00 – 19.00 óráig | 0,10 max | 9.00 – 12.00 óráig | 5(C+N) – 0,70 max |
Rozsdamentes acél 321 tekercscső mechanikai tulajdonságai
A 321-es rozsdamentes acél tekercscső gyártója szerint a 321-es rozsdamentes acél tekercscsövek mechanikai tulajdonságait az alábbi táblázat tartalmazza: Szakítószilárdság (psi) Nyújtószilárdság (psi) Megnyúlás (%)
| Anyag | Sűrűség | Olvadáspont | Szakítószilárdság | Hozamerősség (0,2% eltolás) | Megnyúlás |
| 321 | 8,0 g/cm3 | 1457 °C (2650 °F) | Psi – 75000, MPa – 515 | Psi – 30000, MPa – 205 | 35 % |
A 321-es rozsdamentes acél tekercscső alkalmazásai és felhasználási területei
Számos mérnöki alkalmazásban a duplex rozsdamentes acél (DSS) hegesztett szerkezetek mechanikai és korróziós tulajdonságai a legfontosabb tényezők.A jelenlegi tanulmány a duplex rozsdamentes acél varratok mechanikai tulajdonságait és korrózióállóságát vizsgálta 3,5% NaCl-t szimuláló környezetben, speciálisan tervezett új elektróda segítségével, ötvözőelemek hozzáadása nélkül a fluxusmintákhoz.Az E1 és E2 elektródákon két különböző típusú 2,40 és 0,40 alapindexű folyasztószert használtak a DSS lapok hegesztéséhez.A fluxuskészítmények termikus stabilitását termogravimetriás analízissel értékeltük.A hegesztett kötések kémiai összetételét, valamint mechanikai és korróziós tulajdonságait emissziós spektroszkópiával értékeltük a különböző ASTM szabványoknak megfelelően.A DSS hegesztési varratokban jelenlévő fázisok meghatározására röntgendiffrakciót, a hegesztési varratok mikroszerkezetének vizsgálatára pedig pásztázó elektront EDS-sel.Az E1 elektródákkal készített hegesztett kötések szakítószilárdsága 715-732 MPa, E2 elektródáké 606-687 MPa között volt.A hegesztőáramot 90 A-ről 110 A-re növelték, és a keménységet is növelték.Az alapfolyasztószerrel bevont E1 elektródákkal hegesztett kötések jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.Az acélszerkezet magas korrózióállósággal rendelkezik 3,5%-os NaCl környezetben.Ez megerősíti az új fejlesztésű elektródákkal készült hegesztett kötések működőképességét.Az eredményeket az E1 és E2 bevonatos elektródákkal végzett hegesztéseknél megfigyelt ötvözőelemek, például Cr és Mo kimerülése, valamint az E1 és E2 elektródákkal készült varratok Cr2N felszabadulása szempontjából tárgyaljuk.
Történelmileg a duplex rozsdamentes acél (DSS) első hivatalos említése 1927-ből származik, amikor csak bizonyos öntvényekhez használták, és a legtöbb műszaki alkalmazásban nem használták magas széntartalma miatt1.Később azonban a standard széntartalom 0,03%-ra csökkent, és ezeket az acélokat széles körben alkalmazták különböző területeken2,3.A DSS olyan ötvözetek családja, amelyek megközelítőleg azonos mennyiségű ferritet és ausztenitet tartalmaznak.A kutatások kimutatták, hogy a DSS-ben a ferrites fázis kiváló védelmet nyújt a klorid által kiváltott feszültségkorróziós repedés (SCC) ellen, amely fontos kérdés volt az ausztenites rozsdamentes acéloknál (ASS) a XX. században.Másrészt egyes mérnöki és más iparágakban4 a tárolás iránti igény akár évi 20%-kal is növekszik.Ez az innovatív, kétfázisú ausztenites-ferrites szerkezetű acél megfelelő összetételválasztással, fizikai-kémiai és termomechanikai finomítással nyerhető.Az egyfázisú rozsdamentes acélhoz képest a DSS nagyobb folyáshatárral és kiválóan ellenáll az SCC5, 6, 7, 8-nak. A duplex szerkezet felülmúlhatatlan szilárdságot, szívósságot és fokozott korrózióállóságot biztosít ezeknek az acéloknak savakat, savkloridokat tartalmazó agresszív környezetben, tengervíz és maró vegyszerek9.A nikkel (Ni) ötvözetek általános piacon tapasztalható éves áringadozása miatt a DSS szerkezete, különösen az alacsony nikkeltartalmú típus (lean DSS) számos kiemelkedő eredményt ért el a homlokközpontú köbös (FCC) vashoz képest10, 11. Az ASE-tervek problémája az, hogy különféle durva körülményeknek vannak kitéve.Ezért a különböző mérnöki részlegek és vállalatok próbálják népszerűsíteni az alternatív alacsony nikkeltartalmú (Ni) rozsdamentes acélokat, amelyek a hagyományos ASS-hoz hasonlóan vagy jobban teljesítenek, megfelelő hegeszthetőség mellett, és olyan ipari alkalmazásokban használatosak, mint a tengervíz hőcserélői és a vegyipar.13. tartály magas kloridkoncentrációjú környezetekhez.
A modern technológiai fejlődésben a hegesztett gyártás létfontosságú szerepet játszik.A DSS szerkezeti elemeket jellemzően védőgázas ívhegesztéssel vagy védőgázos ívhegesztéssel kötik össze.A hegesztést elsősorban a hegesztéshez használt elektróda összetétele befolyásolja.A hegesztőelektródák két részből állnak: fémből és fluxusból.Az elektródákat leggyakrabban fluxussal, fémek keverékével vonják be, amelyek lebomlásuk során gázokat bocsátanak ki és védősalakot képeznek, hogy megvédjék a hegesztést a szennyeződéstől, növeljék az ív stabilitását, és ötvöző komponenst adnak hozzá a hegesztés minőségének javítása érdekében14 .Az öntöttvas, alumínium, rozsdamentes acél, lágyacél, nagy szilárdságú acél, réz, sárgaréz és bronz a hegesztőelektródák közül néhány, míg a cellulóz, a vaspor és a hidrogén a felhasznált folyasztószer.Néha nátriumot, titánt és káliumot is adnak a folyasztószer keverékhez.
Egyes kutatók megpróbálták tanulmányozni az elektródák konfigurációjának hatását a hegesztett acélszerkezetek mechanikai és korróziós integritására.Singh et al.15 vizsgáltam a fluxus összetétel hatását a merülőíves hegesztéssel hegesztett varratok nyúlására és szakítószilárdságára.Az eredmények azt mutatják, hogy a CaF2 és a NiO a szakítószilárdság fő meghatározói a FeMn jelenlétéhez képest.Chirag és munkatársai16 az SMAW vegyületeket vizsgálták a rutil (TiO2) koncentrációjának változtatásával egy elektród fluxus keverékben.Azt találták, hogy a mikrokeménység tulajdonságai a szén és a szilícium százalékos arányának és migrációjának növekedése miatt növekedtek.Kumar [17] az agglomerált folyasztószerek tervezését és fejlesztését tanulmányozta acéllemezek merülőíves hegesztésére.Nwigbo és Atuanya18 káliumban gazdag nátrium-szilikát kötőanyagok felhasználását vizsgálta ívhegesztő folyasztószerek előállítására, és nagy, 430 MPa szakítószilárdságú és elfogadható szemcseszerkezetű hegesztési varratokat talált.Lothongkum és munkatársai19 potenciokinetikus módszerrel vizsgálták az ausztenit térfogati hányadát duplex rozsdamentes acélban, 28Cr–7Ni–O–0,34N levegővel telített NaCl-oldatban, 3,5 tömeg%-os koncentrációban.pH-körülmények között.és 27 °C.Mind a duplex, mind a mikro duplex rozsdamentes acélok ugyanazt a nitrogén hatást mutatják a korróziós viselkedésre.A nitrogén nem befolyásolta a korróziós potenciált vagy sebességet pH 7 és 10 mellett, azonban a korróziós potenciál pH 10 mellett alacsonyabb volt, mint pH 7 esetén. Másrészt minden vizsgált pH-szinten a potenciál növekedni kezdett a nitrogéntartalom növekedésével .Lacerda et al.20 tanulmányozta duplex rozsdamentes acélok UNS S31803 és UNS S32304 pontozását 3,5%-os NaCl oldatban ciklikus potenciodinamikai polarizációval.3,5 tömeg%-os NaCl-oldatban a két vizsgált acéllemezen lyukasodás jeleit találtuk.Az UNS S31803 acél korróziós potenciálja (Ecorr), pontképző potenciál (Epit) és polarizációs ellenállása (Rp) magasabb, mint az UNS S32304 acélé.Az UNS S31803 acél repaszivitása nagyobb, mint az UNS S32304 acél.Jiang és munkatársai tanulmánya szerint.[21] szerint a duplex rozsdamentes acél kettős fázisának (ausztenit és ferrit fázis) megfelelő reaktivációs csúcs a ferrit összetételének akár 65%-át tartalmazza, és a ferrit reaktivációs áramsűrűsége a hőkezelési idő növekedésével nő.Jól ismert, hogy az ausztenites és a ferrites fázis különböző elektrokémiai reakciókat mutat különböző elektrokémiai potenciálokon21,22,23,24.Abdo és munkatársai25 polarizációs spektroszkópiás és elektrokémiai impedanciaspektroszkópiás potenciodinamikai mérésekkel vizsgálták a lézerrel hegesztett 2205 DSS ötvözet elektrokémiailag kiváltott korrózióját mesterséges tengervízben (3,5% NaCl) változó savasság és lúgosság mellett.Pöttyös korróziót figyeltek meg a vizsgált DSS próbatestek szabad felületein.Ezen eredmények alapján megállapítottam, hogy az oldóközeg pH-értéke és a töltésátvitel során kialakuló film ellenállása között arányos összefüggés van, amely közvetlenül befolyásolja a lyukképződést és annak specifikációját.A tanulmány célja annak megértése volt, hogy egy újonnan kifejlesztett hegesztőelektróda-összetétel hogyan befolyásolja a hegesztett DSS 2205 mechanikai és kopásálló integritását 3,5%-os NaCl-tartalmú környezetben.
Az elektródabevonat-készítményekben használt folyósító ásványi anyagok (összetevők) a következők voltak: kalcium-karbonát (CaCO3) az Obajana körzetből, Kogi állam, Nigéria, kalcium-fluorid (CaF2) Taraba államból, Nigéria, szilícium-dioxid (SiO2), talkumpor (Mg3Si4O10(OH)). ) )2) és a rutil (TiO2) a nigériai Jos-tól, a kaolint (Al2(OH)4Si2O5) pedig Kankarából, Katsina államból, Nigériából szerezték be.Kötőanyagként kálium-szilikátot használnak, Indiából szerzik be.
Amint az 1. táblázatban látható, az alkotó oxidokat egymástól függetlenül lemértük digitális mérlegen.Ezután kálium-szilikát kötőanyaggal (23 tömeg%) egy elektromos keverőben (641-048 modell) az Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) cégtől 30 percig kevertük, így homogén félszilárd pasztát kaptunk.A nedves kevert folyasztószert a brikettáló gépből hengeres formára préselik és 80-100 kg/cm2 nyomással az extrudáló kamrába, a huzaladagoló kamrából pedig a 3,15 mm átmérőjű rozsdamentes huzalextruderbe táplálják.A folyasztószert egy fúvóka/szerszámrendszeren keresztül vezetik be, és az extruderbe fecskendezik az elektródák extrudálásához.1,70 mm-es lefedettségi tényezőt kaptunk, ahol a fedési tényezőt az elektróda átmérőjének és a szál átmérőjének arányaként határoztuk meg.Ezután a bevont elektródákat levegőn 24 órán át szárítottuk, majd tokos kemencében (PH-248-0571/5448 modell) 150-250 °C\(-\) 2 órán át kalcináltuk.Használja az egyenletet az áramlás lúgosságának kiszámításához.(1) 26;
Az E1 és E2 összetételű fluxusminták termikus stabilitását termogravimetriás analízissel (TGA) határoztuk meg.Körülbelül 25,33 mg fluxusmintát töltöttünk be a TGA-ba elemzés céljából.A kísérleteket inert közegben hajtottuk végre, amelyet 60 ml/perc sebességű, folyamatos N2 áramlással kaptunk.A mintát 30 °C-ról 1000 °C-ra melegítettük 10 °C/perc fűtési sebességgel.A Wang és mtsai.27, Xu és mtsai.28, valamint Dagwa és mtsai.29 módszereit követve a minták termikus bomlását és súlyvesztését bizonyos hőmérsékleteken a TGA-grafikonokról értékeltük.
A forrasztás előkészítéséhez dolgozzon fel két 300 x 60 x 6 mm-es DSS lemezt.A V-horony 3 mm-es gyökérrésszel, 2 mm-es gyökérlyukkal és 60°-os horonyszöggel készült.A lemezt ezután acetonnal öblítettük, hogy eltávolítsuk a lehetséges szennyeződéseket.A lemezeket egyenáramú pozitív polaritású (DCEP) árnyékolt fémívhegesztővel (SMAW) bevont elektródákkal (E1 és E2) és egy 3,15 mm átmérőjű referenciaelektródával (C) hegesztjük.Az elektromos kisüléses megmunkálást (EDM) (Modell: Excetek-V400) hegesztett acélminták megmunkálására alkalmazták mechanikai vizsgálatok és korrózió jellemzésére.A 2. táblázat a példakódot és leírást mutatja, a 3. táblázat pedig a DSS tábla hegesztéséhez használt különféle hegesztési üzemi paramétereket.A (2) egyenlet a megfelelő hőbevitel kiszámítására szolgál.
110-800 nm hullámhosszú Bruker Q8 MAGELLAN optikai emissziós spektrométer (OES) és SQL adatbázis szoftver segítségével meghatároztuk az E1, E2 és C elektródák hegesztési kötéseinek kémiai összetételét, valamint az alapfém mintáit.felhasználja az elektróda és a vizsgált fémminta közötti rést Elektromos energiát hoz létre szikra formájában.A komponensek egy mintáját elpárologtatják és bepermetezik, majd atomos gerjesztést végeznek, amely ezt követően egy meghatározott vonalspektrumot bocsát ki31.A minta kvalitatív elemzéséhez a fénysokszorozó cső minden elemhez külön spektrum jelenlétét, valamint a spektrum intenzitását méri.Ezután az egyenlet segítségével számítsa ki az ekvivalens pitting ellenállás számot (PREN).(3) A 32-es arány és a WRC 1992 állapotdiagramja a króm- és nikkelegyenértékek (Creq és Nieq) kiszámítására szolgál az egyenletekből.(4) és (5) 33, illetve 34;
Megjegyzendő, hogy a PREN csak a három fő elem, Cr, Mo és N pozitív hatását veszi figyelembe, míg az x nitrogénfaktor 16-30 tartományba esik.Általában az x a 16-os, 20-as vagy 30-as listából van kiválasztva. A duplex rozsdamentes acélok kutatása során a PREN35,36 értékek kiszámításához leggyakrabban a 20-as köztes értéket használják.
A különböző elektródákkal készült hegesztett kötések szakítószilárdságát univerzális vizsgálógépen (Instron 8800 UTM) vizsgáltuk 0,5 mm/perc alakváltozási sebességgel az ASTM E8-21 szabvány szerint.A szakítószilárdságot (UTS), a 0,2%-os nyírási folyáshatárt (YS) és a nyúlást az ASTM E8-2137 szabvány szerint számítottuk ki.
A DSS 2205 hegesztési varratokat először különböző szemcseméretekkel (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 és 1200) csiszolták és polírozták a keménységelemzés előtt.A hegesztett próbatestek E1, E2 és C elektródákkal készültek. A keménységet tíz (10) pontban mérjük a varrat középpontjától az alapfémig 1 mm-es intervallumban.
Röntgen-diffraktométer (D8 Discover, Bruker, Németország) Bruker XRD Commander szoftverrel konfigurálva adatgyűjtéshez és Fe-szűrt Cu-K-α sugárzáshoz, 8,04 keV energiával, amely 1,5406 Å hullámhossznak és 3 pásztázási sebességnek felel meg. ° A letapogatási tartomány (2θ) min-1 38 és 103° között van a DSS-hegesztésekben jelen lévő E1, E2 és C és BM elektródákkal végzett fázisanalízishez.A Rietveld finomítási módszert alkalmaztuk az összetevő fázisok indexálására a Lutterotti által leírt MAUD szoftverrel39.Az ASTM E1245-03 alapján az E1, E2 és C elektródák hegesztési kötéseinek mikroszkópos képeinek kvantitatív metallográfiai elemzését Image J40 szoftverrel végeztük.A ferrit-ausztenites fázis térfogati hányadának számítási eredményeit, azok átlagértékét és eltérését a táblázat tartalmazza.5. Amint az a 2. ábrán látható mintakonfiguráción látható.A 6d. ábrán optikai mikroszkópos (OM) analízist végeztünk PM és hegesztett kötéseken E1 és E2 elektródákkal a minták morfológiájának tanulmányozására.A mintákat 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 és 2000 szemcseméretű szilícium-karbid (SiC) csiszolópapírral csiszoltuk.A mintákat ezután 10%-os vizes oxálsavoldatban, szobahőmérsékleten, 5 V feszültségen, 10 másodpercig elektrolitikusan marattuk, majd LEICA DM 2500 M optikai mikroszkópra helyeztük a morfológiai jellemzés céljából.A minta további polírozását 2500 szemcseméretű szilícium-karbid (SiC) papírral végeztük a SEM-BSE elemzéshez.Ezenkívül a hegesztett kötések mikroszerkezetét ultra-nagy felbontású mezőemissziós pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, USA) EMF-fel szerelve megvizsgáltuk.Egy 20 × 10 × 6 mm-es mintát csiszoltak különböző SiC csiszolópapírokkal, amelyek mérete 120 és 2500 között volt. A mintákat elektrolitikusan marattuk 40 g NaOH-ban és 100 ml desztillált vízben 5 V feszültséggel 15 másodpercig, majd a SEM kamrában elhelyezett mintatartóra szerelve a minták elemzéséhez a kamra nitrogénnel történő átöblítése után.A hevített volfrámszál által generált elektronsugár rácsot hoz létre a mintán, hogy különböző nagyítású képeket hozzon létre, és az EMF eredményeket Roche és munkatársai módszereivel kapták.41 és Mokobi 42 .
Az E1, E2 és C elektródákkal hegesztett DSS 2205 lemezek degradációs potenciálját 3,5%-os NaCl környezetben az ASTM G59-9743 és ASTM G5-1444 szerinti elektrokémiai potenciodinamikai polarizációs módszerrel értékelték.Az elektrokémiai teszteket számítógéppel vezérelt Potentiostat-Galvanostat/ZRA készülékkel (modell: PC4/750, Gamry Instruments, USA) végeztük.Az elektrokémiai vizsgálatot háromelektródos tesztrendszeren végeztük: munkaelektródaként DSS 2205, referenciaelektródaként telített kalomel elektróda (SCE) és ellenelektródaként grafitrúd.A méréseket elektrokémiai cellával végeztük, amelyben az oldat hatásterülete a munkaelektróda területe 0,78 cm2.A méréseket -1,0 V és +1,6 V közötti potenciálok között végeztük előre stabilizált OCP-n (OCP-hez viszonyítva), 1,0 mV/s pásztázási sebesség mellett.
Az E1, E2 és C elektródákkal készült hegesztési varratok lyukasztási ellenállásának értékelésére elektrokémiai pontozási kritikus hőmérsékleti vizsgálatokat végeztünk 3,5%-os NaCl-ben.egyértelműen a PB-ben (a passzív és transzpasszív tartományok között) lévő lyukképződési potenciálra, valamint a hegesztett próbatestekre E1, E2, elektródákkal C. Ezért CPT méréseket végeznek a hegesztőanyagok lyukképződési potenciáljának pontos meghatározására.A CPT-tesztelés a duplex rozsdamentes acél hegesztési jelentések45 és az ASTM G150-1846 szerint történt.A hegesztendő acélok mindegyikéből (S-110A, E1-110A, E2-90A) 1 cm2 területű mintákat vágtunk, beleértve az alap-, hegesztési és HAZ-zónákat.A mintákat csiszolópapírral és 1 µm-es timföldpor szuszpenzióval políroztuk a standard metallográfiai minta-előkészítési eljárásoknak megfelelően.Polírozás után a mintákat ultrahanggal tisztítottuk acetonban 2 percig.3,5%-os NaCl tesztoldatot adtunk a CPT tesztcellához, és a kezdeti hőmérsékletet termosztát (Neslab RTE-111) segítségével 25 °C-ra állítottuk.A kezdeti, 25°C-os teszthőmérséklet elérése után az Ar gázt 15 percig fújtuk, majd a mintákat a cellába helyeztük, és 15 percig mértük az OCF-et.A mintát ezután 0,3 V feszültség alkalmazásával polarizáltuk 25 °C-os kezdeti hőmérsékleten, és az áramerősséget 10 percig45 mértük.Kezdje el az oldat melegítését 1 °C/perc sebességgel 50 °C-ra.A tesztoldat melegítése során a hőmérséklet-érzékelő folyamatosan figyeli az oldat hőmérsékletét és tárolja az idő- és hőmérsékletadatokat, a potenciosztát/galvanosztát pedig az áramerősség mérésére szolgál.Ellenelektródaként grafitelektródát használtunk, és minden potenciált az Ag/AgCl referenciaelektródához viszonyítva mértünk.A vizsgálat során argon öblítést végeztünk.
ábrán.Az 1. ábra a lúgos (E1) és savas (E2) elektródák előállításához használt F1 és F2 fluxuskomponensek összetételét (tömegszázalékban) mutatja.A fluxus bázikussági indexe a hegesztett kötések mechanikai és kohászati tulajdonságainak előrejelzésére szolgál.Az F1 az E1 elektródák bevonásához használt fluxus összetevője, amelyet lúgos fluxusnak nevezünk, mert alapindexe > 1,2 (azaz 2,40), az F2 pedig az E2 elektródák bevonásához használt fluxus, amelyet bázikussága miatt savas fluxusnak neveznek. index < 0,9 (azaz 2,40).0,40).Nyilvánvaló, hogy a bázikus folyasztószerrel bevont elektródák a legtöbb esetben jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a savas fluxusokkal bevont elektródák.Ez a jellemző a bázikus oxid dominanciájának függvénye az E1 elektród folyasztószer-összetételi rendszerében.Ellenkezőleg, az E2 elektródákkal hegesztett kötéseknél megfigyelhető salakeltávolítás (leválaszthatóság) és csekély fröcskölés jellemző a magas rutiltartalmú savas fluxus bevonatú elektródákra.Ez a megfigyelés összhangban van Gill47 megállapításaival, miszerint a rutiltartalom salakleválaszthatóságra gyakorolt hatása és a savas fluxus bevonatú elektródák alacsony fröccsenése hozzájárul a salak gyors fagyásához.Az E1 és E2 elektródák bevonására használt fluxusrendszerben lévő kaolint kenőanyagként használták, a talkum pedig javította az elektródák extrudálhatóságát.A folyasztószeres rendszerekben található kálium-szilikát kötőanyagok hozzájárulnak a jobb ívgyulladáshoz és a teljesítménystabilitáshoz, valamint a tapadó tulajdonságaik mellett javítják a salakleválasztást a hegesztett termékekben.Mivel a CaCO3 egy hálótörő (salaktörő) a fluxusban, és hajlamos sok füstöt termelni a hegesztés során a hőbomlás következtében CaO-ra és körülbelül 44% CO2-ra, a TiO2 (mint hálóépítő / salakképző) segít csökkenteni a mennyiséget. füst a hegesztés során.hegesztéssel, és ezáltal javítja a salakleválasztást Jing et al.48 javaslata szerint.A fluor folyasztószer (CaF2) egy kémiailag agresszív folyasztószer, amely javítja a forrasztás tisztaságát.Jastrzębska et al.49 beszámolt ennek a folyasztószer-összetételnek a fluorid összetételének a hegesztési varrat tisztasági tulajdonságaira gyakorolt hatásáról.Általában folyasztószert adnak a hegesztési területhez az ívstabilitás javítása, az ötvözőelemek hozzáadása, a salak felhalmozódása, a termelékenység növelése és az 50 hegesztőmedence minőségének javítása érdekében.
ábrákon látható TGA-DTG görbék.A 2a. és 2b. ábrák háromlépcsős tömegveszteséget mutatnak nitrogénatmoszférában, 30–1000 °C hőmérséklet-tartományban.A 2a és b ábrán látható eredmények azt mutatják, hogy a bázikus és savas fluxusminták esetében a TGA görbe egyenesen lefelé esik, míg végül párhuzamos lesz a hőmérsékleti tengellyel, 866,49 °C és 849,10 °C körül.A 2a. és 2b. ábrán a TGA görbék elején 1,30%-os és 0,81%-os súlyvesztés a fluxuskomponensek által elnyelt nedvességnek, valamint a felületi nedvesség elpárolgásának és kiszáradásának köszönhető.A fő fluxus mintáinak főbb dekompozíciói a második és harmadik szakaszban az 1. ábrán.2a a 619,45°C-766,36°C és a 766,36°C-866,49°C hőmérséklet-tartományban fordult elő, súlyvesztésük százalékos aránya 2,84 és 9,48%., ill.Míg a 7b. ábrán látható savas fluxusminták esetében, amelyek 665,23 °C–745,37 °C és 745,37 °C–849,10 °C hőmérsékleti tartományban voltak, százalékos tömegveszteségük 0,81, illetve 6,73% volt, ami a termikus bomlás.Mivel a folyasztószer komponensei szervetlenek, az illékony anyagok a folyasztószerkeverékre korlátozódnak.Ezért a redukció és az oxidáció szörnyű.Ez összhangban van Balogun és mtsai51, Kamli et al.52 és Adeleke és mtsai53 eredményeivel.ábrán megfigyelt fluxusminta tömegveszteségének összege.A 2a és 2b 13,26%, illetve 8,43%.ábrán látható fluxusminták kisebb tömegvesztesége.A 2b. ábra a TiO2 és SiO2 magas olvadáspontjának köszönhető (1843 és 1710 °C), mint a fluxuskeveréket alkotó fő oxidok54,55, míg a TiO2 és SiO2 olvadáspontja alacsonyabb.olvadáspont Elsődleges oxid: CaCO3 (825 °C) a fluxusmintában az ábra szerint.2a56.A fluxuskeverékekben a primer oxidok olvadáspontjában bekövetkezett változásokról Shi és mtsai54, Ringdalen és mtsai55 és Du és mtsai56 jól beszámoltak.A 2a és 2b ábrán a folyamatos súlycsökkenést megfigyelve megállapítható, hogy az E1 és E2 elektródabevonatokban használt fluxusminták egylépéses lebontáson mennek keresztül, amint azt Brown57 javasolta.ábra szerinti derivált görbékből (wt%) látható a folyamat hőmérséklet-tartománya.2a és b.Mivel a TGA-görbe nem tudja pontosan leírni azt a fajlagos hőmérsékletet, amelyen a fluxusrendszer fázisváltozáson és kristályosodáson megy keresztül, ezért a TGA-származékot endoterm csúcsként használják az egyes jelenségek (fázisváltozás) pontos hőmérsékleti értékének meghatározására a fluxusrendszer előkészítéséhez.
TGA-DTG görbék, amelyek az (a) lúgos fluxus termikus bomlását mutatják E1 elektróda bevonat esetén és (b) savas fluxus E2 elektródabevonat esetén.
A 4. táblázat a DSS 2205 nem nemesfém és az E1, E2 és C elektródákkal készült hegesztési varratok spektrofotometriás analízisének és SEM-EDS elemzésének eredményeit mutatja be.Az E1 és E2 azt mutatta, hogy a króm (Cr) tartalom meredeken 18,94 és 17,04%-ra csökkent, a molibdén (Mo) tartalma pedig 0,06 és 0,08% volt.az E1 és E2 elektródákkal készült hegesztési varratok értéke alacsonyabb.Ez némileg összhangban van a ferrites-ausztenites fázisra a SEM-EDS elemzésből számított PREN értékkel.Ezért látható, hogy a lyukasztás az alacsony PREN értékekkel (E1 és E2 hegesztések) kezdődik, alapvetően a 4. táblázatban leírtak szerint. Ez az ötvözet kimerülését és esetleges kicsapódását jelzi a varratban.Ezt követően az E1 és E2 elektródákkal előállított hegesztési varratok Cr- és Mo-ötvözőelem-tartalmának csökkenését és azok alacsony pontozási ekvivalens értékét (PREN) a 4. táblázat mutatja be, ami problémát jelent az ellenállás fenntartásában agresszív környezetben, különösen kloridos környezetben.- tartalmazó környezet.A viszonylag magas, 11,14%-os nikkel (Ni) tartalom és a mangántartalom megengedett határértéke az E1 és E2 elektródák hegesztett kötéseiben pozitívan befolyásolhatta a tengervizet szimuláló körülmények között használt hegesztések mechanikai tulajdonságait (3. ábra). ).Yuan és Oy58, valamint Jing et al.48 munkája alapján készültek a magas nikkel- és mangántartalmú kompozíciók hatásáról a DSS hegesztett szerkezetek mechanikai tulajdonságainak javítására súlyos üzemi körülmények között.
Szakítóvizsgálati eredmények (a) UTS és 0,2%-os megereszkedés YS és (b) egyenletes és teljes nyúlás és ezek szórása.
Az alapanyag (BM) és a kifejlesztett elektródákból (E1 és E2), valamint egy kereskedelmi forgalomban kapható elektródából (C) készült hegesztett kötések szilárdsági tulajdonságait két különböző, 90 A és 110 A hegesztőáram mellett értékelték. 3(a) ill. (b) mutassa meg az UTS-t, YS-t 0,2%-os eltolással, a nyúlási és szórási adataikkal együtt.Az 1-1.A 3a. ábra mutatja az optimális értékeket a sz.1 (BM), minta sz.3 (E1 hegesztés), minta sz.5 (E2 hegesztés) és minta sz.6 (C hegesztési varratok) 878 és 616 MPa, 732 és 497 MPa, 687 és 461 MPa, illetve 769 és 549 MPa, valamint ezek szórása.ábrából.110 A) a Grocki által javasolt 1, 2, 3, 6 és 7 számú minták, amelyek minimális ajánlott szakítószilárdsága meghaladja a 450 MPa-t szakítóvizsgálatban és 620 MPa-t a szakítóvizsgálatban32.A 2., 3., 4., 5., 6. és 7. minták által képviselt E1, E2 és C elektródákkal hegesztett próbatestek nyúlása 90 A és 110 A hegesztőáram mellett, rendre plaszticitást és őszinteséget tükröz.nem nemesfémekhez viszonyítva.A kisebb nyúlást az esetleges hegesztési hibák vagy az elektróda fluxusának összetétele magyarázta (3b. ábra).Megállapítható, hogy a BM duplex rozsdamentes acél és az E1, E2 és C elektródákkal hegesztett kötések általában lényegesen magasabb szakító tulajdonságokkal rendelkeznek a viszonylag magas nikkeltartalmuk miatt (4. táblázat), de ez a tulajdonság a hegesztett kötéseknél is megfigyelhető volt.A folyasztószer savas összetételéből kevésbé hatékony E2-t kapunk.Gunn59 bemutatta a nikkelötvözetek hatását a hegesztett kötések mechanikai tulajdonságainak javítására, valamint a fázisegyensúly és az elemeloszlás szabályozására.Ez ismét megerősíti azt a tényt, hogy a bázikus folyasztószer-összetételekből készült elektródák jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a savas folyasztószer-keverékekből készült elektródák, amint azt Bang és mtsai.60 javasolják.Így jelentős mértékben hozzájárultak az új, jó szakítószilárdságú bevonatos elektróda (E1) hegesztett kötésének tulajdonságairól meglévő ismeretek bővítéséhez.
ábrán.A 4a. és 4b. ábra az E1, E2 és C elektródák hegesztett kötéseinek kísérleti mintáinak Vickers-féle mikrokeménységi jellemzőit mutatja be. A 4a a minta egyik irányából (WZ-től BM-ig) kapott keménységi eredményeket mutatja, a 4a.A 4b. ábra a minta mindkét oldalán kapott keménységi eredményeket mutatja.A 2., 3., 4. és 5. számú, E1 és E2 elektródákkal hegesztett kötések hegesztése során kapott keménységi értékek a hegesztési ciklusokban történő megszilárdulás során fellépő durva szemcsés szerkezetnek köszönhetők.A keménység meredek növekedése volt megfigyelhető mind a durvaszemcsés HAZ-ban, mind a finomszemcsés HAZ-ban az összes 2-7. számú minta esetében (lásd a mintakódokat a 2. táblázatban), ami a mikroszerkezet esetleges változásával magyarázható. a króm-hegesztési minták eredményeként kapott varrat emisszióban gazdag (Cr23C6) .Más 2., 3., 4. és 5. hegesztési mintákkal összehasonlítva a 6. és 7. számú minták hegesztett kötéseinek keménységi értékei az 1-1.4a. és 4b. ábra (2. táblázat).Mohammed et al.61 és Nowacki és Lukoje62 szerint ennek oka lehet a magas ferrit δ érték és a hegesztési varrat indukált maradó feszültségei, valamint az ötvözőelemek, például a Mo és a Cr kimerülése a varratban.Az összes vizsgált kísérleti minta keménységi értékei a BM területén konzisztensnek tűnnek.A hegesztett próbatestek keménységvizsgálati eredményeinek tendenciája összhangban van más kutatók következtetéseivel61,63,64.
DSS próbatestek hegesztett kötéseinek keménységi értékei (a) a hegesztett próbatestek félszelvénye és (b) a hegesztett kötések teljes metszete.
Az E1, E2 és C elektródákkal hegesztett DSS 2205 különböző fázisait megkaptuk, és a 2\(\theta\) diffrakciós szög XRD spektrumait az 5. ábra mutatja. Az ausztenit csúcsai (\(\gamma\) ) és ferrit (\(\alpha\)) fázisokat 43°-os és 44°-os diffrakciós szögeknél azonosítottunk, ami meggyőzően megerősítette, hogy a varrat összetétele kétfázisú 65-ös rozsdamentes acél.hogy a DSS BM csak ausztenites (\(\gamma\)) és ferrites (\(\alpha\))) fázist mutat, megerősítve az 1. és 2. ábrán bemutatott mikroszerkezeti eredményeket. 6c, 7c és 9c.A DSS BM-mel megfigyelt ferrites (\(\alpha\)) fázis és a C elektródához vezető hegesztési varrat magas csúcsa annak korrózióállóságát jelzi, mivel ennek a fázisnak az a célja, hogy növelje az acél korrózióállóságát, ahogy Davison és Redmond66 A ferrit stabilizáló elemek, mint például a Cr és a Mo, jelenléte hatékonyan stabilizálja az anyag passzív filmjét klorid tartalmú környezetben.Az 5. táblázat a ferrit-ausztenites fázist mutatja kvantitatív metallográfiával.A ferrit-ausztenites fázis térfogataránya a C elektróda hegesztett kötéseiben megközelítőleg (≈1:1) érhető el.Az E1 és E2 elektródákat alkalmazó hegesztések alacsony ferrit (\(\alpha\)) fázisösszetétele a térfogatfrakció eredményeiben (5. táblázat) a korrozív környezettel szembeni lehetséges érzékenységre utal, amit elektrokémiai analízis is megerősített.igazolt (10a,b) ábra), mivel a ferrit fázis nagy szilárdságot és védelmet biztosít a klorid által kiváltott feszültségkorróziós repedésekkel szemben.Ezt tovább erősítik az E1 és E2 elektródák hegesztéseinél megfigyelt alacsony keménységi értékek az 1. ábrán.4a,b, amelyeket az acélszerkezetben lévő ferrit alacsony aránya okoz (5. táblázat).A kiegyensúlyozatlan ausztenites (\(\gamma\)) és ferrites (\(\alpha\)) fázisok jelenléte az E2 elektródákkal végzett hegesztett kötésekben az acél tényleges sebezhetőségét jelzi az egyenletes korrózióval szemben.Éppen ellenkezőleg, az E1 és C elektródákkal hegesztett kötések kétfázisú acéljainak XPA spektruma a BM eredményekkel együtt általában ausztenites és ferrites stabilizáló elemek jelenlétét jelzi, ami az építőiparban és a petrolkémiai iparban is hasznossá teszi az anyagot. , mert azzal érveltek Jimenez et al.65;Davidson & Redmond66;Shamant és mások67.
Különböző hegesztési geometriájú E1 elektródák hegesztett kötéseinek optikai mikroszkópos felvételei: (a) HAZ a fúziós vonalat, (b) HAZ mutatja a fúziós vonalat nagyobb nagyítással, (c) BM a ferrites-ausztenites fázishoz, (d) hegesztési geometria , (e) A közeli átmeneti zónát mutatja, (f) HAZ mutatja a ferrites-ausztenites fázist nagyobb nagyítással, (g) Hegesztési zóna mutatja a ferrites-ausztenites fázist Szakító fázis.
Optikai mikroszkópos felvételek az E2 elektróda varratokról különböző hegesztési geometriákon: (a) HAZ mutatja az olvadási vonalat, (b) HAZ mutatja a fúziós vonalat nagyobb nagyítással, (c) BM a ferrites-ausztenites ömlesztett fázishoz, (d) hegesztési geometria, (e) ) a közelben lévő átmeneti zónát mutatja, (f) HAZ a ferrites-ausztenites fázist mutatja nagyobb nagyítással, (g) hegesztési zóna a ferrites-ausztenites fázist.
A 6a–c ábrák és például az E1 elektródával hegesztett DSS kötések metallográfiai szerkezetét mutatják be különböző hegesztési geometriákkal (6d. ábra), jelezve, hogy az optikai mikrofelvételek hol készültek különböző nagyításokkal.ábrán.6a, b, f – hegesztett kötések átmeneti zónái, amelyek a ferrit-ausztenit fázisegyensúlyi szerkezetét mutatják be.A 7a-c ábrák és például egy E2 elektródával hegesztett DSS csatlakozás OM-értékét is mutatják különböző hegesztési geometriákon (7d. ábra), amely az OM elemzési pontokat mutatja különböző nagyításoknál.ábrán.A 7a,b,f ábrák egy hegesztett kötés átmeneti zónáját mutatják ferrites-ausztenites egyensúlyban.Az OM a hegesztési zónában (WZ) az ábrán látható.1. és 1. ábra.2. Hegesztési varratok az E1 és E2 6g és 7g elektródákhoz.Az OM a BM-en az 1. és 2. ábrán látható.A 6c, e és 7c, e ábrák az E1 és E2 elektródákkal ellátott hegesztett kötések esetét mutatják be.A világos terület az ausztenit fázis, a sötét fekete terület a ferrit fázis.A fúziós vonal közelében lévő hőhatászónában (HAZ) a fázisegyensúlyok Cr2N csapadék képződését jelezték, amint az a SEM-BSE mikrográfokon látható az 1-1.A 8a.,b.9a,b.ábrákon a minták ferrit fázisában megfigyelt Cr2N jelenléte.A 8a,b és a hegesztett alkatrészek SEM-EMF pontanalízisével és EMF vonaldiagramjaival (9a-b. ábra) megerősítve a magasabb hegesztési hőhőmérsékletnek köszönhető.A keringés felgyorsítja a króm és a nitrogén bejutását, mivel a hegesztési varrat magas hőmérséklete növeli a nitrogén diffúziós együtthatóját.Ezek az eredmények alátámasztják Ramirez és munkatársai 68 és Herenyu és munkatársai 69 tanulmányait, amelyek azt mutatják, hogy a nitrogéntartalomtól függetlenül a Cr2N rendszerint a ferritszemcséken, a szemcsehatárokon és az α/\(\gamma\) határokon rakódik le, amint azt szintén javasolja más kutatók.70,71.
(a) E2-vel hegesztett kötés helyszíni SEM-EMF elemzése (1, 2 és 3);
A reprezentatív minták felületi morfológiáját és a hozzájuk tartozó EMF-eket az 1-1.10a–c.ábrán.A 10a. és 10b. ábrán a hegesztési zónában E1 és E2 elektródákat használó hegesztett kötések SEM-mikroszkópos felvételei és EMF-spektrumai láthatók, valamint a 1. ábra.A 10c. ábra ausztenit (\(\gamma\)) és ferrit (\(\alpha\)) fázisokat tartalmazó OM SEM-mikroszkópos és EMF-spektrumait mutatja csapadék nélkül.Amint a 10a. ábrán látható EDS-spektrum mutatja, a Cr (21,69 tömeg%) és Mo (2,65 tömeg%) százalékos aránya a 6,25 tömegszázalék Ni-hez viszonyítva a ferrit-ausztenites fázis megfelelő egyensúlyát adja meg.A króm (15,97 tömeg%) és molibdén (1,06 tömeg%) tartalom nagymértékben csökkenő mikroszerkezete az E2 elektróda hegesztett kötésének mikroszerkezetében a magas nikkeltartalomhoz (10,08 tömeg%) képest ábra.1. Hasonlítsa össze.EMF spektrum 10b.ábrán látható WZ-n látható finomabb szemcsés ausztenites szerkezetű, hegyes alak.A 10b. ábra megerősíti a ferritizáló elemek (Cr és Mo) lehetséges kimerülését a varratban, valamint az ausztenites fázis króm-nitrid (Cr2N) kiválását.A csapadékrészecskék eloszlása a DSS hegesztett kötések ausztenites (\(\gamma\)) és ferrites (\(\alpha\)) fázisának határai mentén megerősíti ezt az állítást72,73,74.Ez a rossz korróziós teljesítményt is eredményezi, mivel a Cr-t tekintik a passzív film kialakításának fő elemének, amely javítja az acél helyi korrózióállóságát59,75, amint az a 10b. ábrán látható.Látható, hogy a 10c. ábra SEM-mikroszkópos képén a BM erős szemcsefinomultságot mutat, mivel az EDS spektrum eredménye Cr (23,32 tömeg%), Mo (3,33 tömeg%) és Ni (6,32 tömeg%).%) jó kémiai tulajdonságok.%), mint fontos ötvözőelem a DSS76 szerkezet ferrit-ausztenites fázisának egyensúlyi mikroszerkezetének ellenőrzéséhez.Az E1 elektróda hegesztett kötéseinek összetételi EMF spektroszkópiai analízisének eredményei indokolják építési és enyhén agresszív környezetben való alkalmazását, mivel a mikroszerkezetben található ausztenitképzők és ferrit stabilizátorok megfelelnek a DSS AISI 220541.72 hegesztett kötésekre vonatkozó szabványnak, 77.
Hegesztett kötések SEM mikroképei, ahol (a) a hegesztési zóna E1 elektródája EMF spektrumú, (b) a hegesztési zóna E2 elektródája EMF spektrummal, (c) az OM EMF spektrummal rendelkezik.
A gyakorlatban megfigyelték, hogy a DSS varratok teljesen ferrites (F-módú) módban szilárdulnak meg, az ausztenit magok a ferrites solvus hőmérséklet alatt gócosodnak, ami főként a króm/nikkel egyenérték aránytól (Creq/Nieq) függ (> 1,95 alkotja az F módust. Egyes kutatók észrevették az acélnak ezt a hatását a Cr és a Mo, mint ferritképző elemek erős diffúziós képessége miatt a ferrit fázisban8078,79.Nyilvánvaló, hogy a DSS 2205 BM nagy mennyiségű Cr-t és Mo-t tartalmaz (magasabb Creq-t mutat), de Ni-tartalma alacsonyabb, mint az E1, E2 és C elektródákkal ellátott varratok, ami hozzájárul a magasabb Creq/Nieq arányhoz.Ez a jelenlegi vizsgálatból is nyilvánvaló, amint azt a 4. táblázat mutatja, ahol a Creq/Nieq arányt a DSS 2205 BM esetében 1,95 felett határozták meg.Látható, hogy az E1, E2 és C elektródákkal készült hegesztési varratok ausztenites-ferrites módban (AF mód), ausztenites módban (A mód) és ferrites-ausztenites módban keményednek meg, az ömlesztett mód (FA mód) nagyobb tartalma miatt. .), amint azt a 4. táblázat mutatja, a hegesztési varrat Ni-, Cr- és Mo-tartalma kisebb, ami azt jelzi, hogy a Creq/Nieq arány alacsonyabb, mint a BM-é.Az E2 elektróda varratokban az elsődleges ferrit vermikuláris ferrit morfológiájú volt, és a meghatározott Creq/Nieq arány 1,20 volt, a 4. táblázatban leírtak szerint.
ábrán.A 11a. ábra az AISI DSS 2205 acélszerkezet nyitott áramköri potenciálját (OCP) mutatja az idő függvényében 3,5%-os NaCl-oldatban.Látható, hogy az ORP görbe egy pozitívabb potenciál felé tolódik el, ami egy passzív film megjelenését jelzi a fémminta felületén, a potenciál csökkenése általános korróziót, az idő múlásával közel állandó potenciál pedig a fémminta kialakulását jelzi. passzív film idővel., A minta felülete stabil, tapadós 77. A görbék a kísérleti szubsztrátumokat ábrázolják stabil körülmények között minden mintánál 3,5% NaCl-oldatot tartalmazó elektrolitban, kivéve a 7. mintát (hegesztési kötés C-elektródával), ami kevés instabilitást mutat.Ez az instabilitás az oldatban lévő kloridionok (Cl-) jelenlétéhez hasonlítható, amelyek nagymértékben felgyorsíthatják a korróziós reakciót, ezáltal növelve a korrózió mértékét.Az alkalmazott potenciál nélküli OCP szkennelés során végzett megfigyelések azt mutatták, hogy a reakcióban lévő Cl befolyásolhatja a minták ellenállását és termodinamikai stabilitását agresszív környezetben.Ma és mtsai.81. és Lotho et al.Az 5. ábra megerősítette azt az állítást, hogy a Cl- szerepet játszik a hordozón lévő passzív filmek lebomlásának felgyorsításában, ezáltal hozzájárul a további kopáshoz.
A vizsgált minták elektrokémiai analízise: (a) az RSD időtől függő alakulása és (b) a minták potenciodinamikai polarizációja 3,5%-os NaCl oldatban.
ábrán.A 11b. ábra az E1, E2 és C elektródák hegesztett kötéseinek potenciodinamikai polarizációs görbéinek (PPC) összehasonlító elemzését mutatja be 3,5%-os NaCl-oldat hatására.A hegesztett BM minták PPC-ben és 3,5%-os NaCl oldatban passzív viselkedést mutattak.Az 5. táblázat mutatja a PPC görbékből nyert minták elektrokémiai elemzési paramétereit, mint például az Ecorr (korróziós potenciál) és az Epit (pontos korróziós potenciál) és a hozzájuk tartozó eltéréseket.Más, E1 és E2 elektródákkal hegesztett 2. és 5. számú mintákkal összehasonlítva az 1. és 7. számú minták (BM és hegesztett kötések C elektródával) nagy lyukkorróziós potenciált mutattak NaCl oldatban (11b. ábra). ).Az előbbinek az utóbbihoz képest nagyobb passziváló tulajdonságai az acél mikroszerkezeti összetételének (ausztenites és ferrites fázisok) egyensúlyának és az ötvözőelemek koncentrációjának köszönhetőek.A mikroszerkezetben ferrit és ausztenites fázisok jelenléte miatt Resendea et al.82 támogatta a DSS passzív viselkedését az agresszív médiában.Az E1 és E2 elektródákkal hegesztett minták alacsony teljesítménye a fő ötvözőelemek, mint például a Cr és a Mo, kimerülésével hozható összefüggésbe a hegesztési zónában (WZ), mivel ezek stabilizálják a ferrit fázist (Cr és Mo), passzivátorok Oxidált acélok ausztenites fázisában lévő ötvözetek.Ezeknek az elemeknek a pontozási ellenállásra gyakorolt hatása nagyobb az ausztenites fázisban, mint a ferrites fázisban.Emiatt a ferrites fázis gyorsabban passziválódik, mint a polarizációs görbe első passzivációs tartományához tartozó ausztenites fázis.Ezek az elemek jelentős hatást gyakorolnak a DSS lyukasztási ellenállására, mivel az ausztenites fázisban a ferrites fázishoz képest nagyobb a pontozási ellenállásuk.Ezért a ferrit fázis gyors passziválása 81%-kal magasabb, mint az ausztenit fázisé.Bár a Cl-in oldat erős negatív hatással van az acélfilm passziváló képességére83.Következésképpen a minta passziváló filmjének stabilitása nagymértékben csökken84.Táblázatból.A 6. ábra azt is mutatja, hogy az E1 elektródával ellátott hegesztett kötések korróziós potenciálja (Ecorr) valamivel kevésbé stabil oldatban, mint az E2 elektródával ellátott hegesztett kötéseknél.Ezt az E1 és E2 elektródákat használó hegesztési varratok alacsony keménységi értékei is megerősítik az 1. ábrán.4a,b, ami az anyagból készült acélszerkezet alacsony ferrittartalmának (5. táblázat), valamint alacsony króm- és molibdéntartalmának (4. táblázat) tudható be.Megállapítható, hogy az acélok korrózióállósága a szimulált tengeri környezetben növekszik a hegesztőáram csökkenésével és csökken alacsony Cr- és Mo-tartalom, valamint alacsony ferrittartalom esetén.Ez az állítás összhangban van Salim és munkatársai 85-ös tanulmányával, amely a hegesztési paramétereknek, például a hegesztőáramnak a hegesztett acélok korróziós integritására gyakorolt hatásáról szól.Amikor a klorid különböző módon, például kapilláris abszorpción és diffúzión keresztül behatol az acélba, egyenetlen alakú és mélységű gödrök (pittingkorrózió) keletkeznek.A mechanizmus jelentősen eltér a magasabb pH-jú oldatokban, ahol a környező (OH-) csoportok egyszerűen az acélfelülethez vonzódnak, stabilizálják a passzív filmet és további védelmet nyújtanak az acél felületének25,86.Az 1. és 7. számú minták legjobb korrózióállósága elsősorban annak köszönhető, hogy az acélszerkezetben nagy mennyiségű δ-ferrit (5. táblázat), valamint nagy mennyiségű Cr és Mo (4. táblázat) található, mivel a pontszerű korrózió szintje elsősorban a DSS módszerrel hegesztett acélban van jelen az alkatrészek ausztenites fázisú szerkezetében.Így az ötvözet kémiai összetétele döntő szerepet játszik a hegesztett kötés korróziós teljesítményében87,88.Ezenkívül megfigyelték, hogy ebben a vizsgálatban az E1 és C elektródákkal hegesztett próbatestek alacsonyabb Ecorr értékeket mutattak a PPC görbék alapján, mint azok, amelyeket az E2 elektródával hegesztettek az OCP görbékből (5. táblázat).Ezért az anód tartomány alacsonyabb potenciálon indul.Ez a változás elsősorban a minta felületén kialakult passzivációs réteg részleges stabilizálásának és az OCP89 teljes stabilizálása előtt fellépő katódos polarizációnak köszönhető.ábrán.A 12a. és 12b. ábra kísérletileg korrodált próbatestek 3D optikai profileres képét mutatja különféle hegesztési körülmények között.Látható, hogy a próbatestek lyukkorróziós mérete a 110 A-es nagy hegesztőáram által létrehozott kisebb lyukkorróziós potenciállal növekszik (12b. ábra), ami összevethető a kisebb hegesztőáram-arányú hegesztési varratok lyukkorróziós méretével. 90 A. (12a. ábra).Ez megerősíti Mohammed90 állítását, miszerint a minta felületén csúszósávok képződnek, hogy elpusztítsák a felületi passzivációs filmet azáltal, hogy a szubsztrátumot 3,5%-os NaCl-oldatnak teszik ki, így a klorid támadni kezd, ami az anyag feloldódását okozza.
A 4. táblázatban található SEM-EDS analízis azt mutatja, hogy az egyes ausztenites fázisok PREN értékei magasabbak, mint a ferrité minden varratnál és hegesztésnél.A ferrit/ausztenit határfelületen kialakuló lyukképződés felgyorsítja a passzív anyagréteg pusztulását az ezeken a területeken előforduló elemek inhomogenitása és szegregációja miatt91.Ellentétben az ausztenites fázissal, ahol a pitting ellenállás ekvivalens (PRE) értéke magasabb, a ferrites fázisban a pitting iniciáció az alacsonyabb PRE értéknek köszönhető (4. táblázat).Úgy tűnik, hogy az ausztenitfázis jelentős mennyiségű ausztenit stabilizátort tartalmaz (nitrogénoldékonyság), ami ennek az elemnek a nagyobb koncentrációját és ezáltal nagyobb ellenállást biztosít a lyukképződéssel szemben92.
ábrán.A 13. ábra az E1, E2 és C hegesztési varratok kritikus pontozási hőmérsékleti görbéit mutatja.Tekintettel arra, hogy az áramsűrűség 100 µA/cm2-re nőtt az ASTM teszt során a lyukak miatt, egyértelmű, hogy az @110A hegesztés E1-gyel 27,5 °C-os minimális pontlyukasztási kritikus hőmérsékletet mutatott, majd az E2 @ 90A forrasztás 40 CPT-t mutat. °C, a C@110A esetében pedig a legmagasabb CPT 41 °C.A megfigyelt eredmények jó összhangban vannak a polarizációs tesztek megfigyelt eredményeivel.
A duplex rozsdamentes acél varratok mechanikai tulajdonságait és korróziós viselkedését vizsgáltam az új E1 és E2 elektródákkal.Az SMAW eljárásban használt lúgos elektródát (E1) és savas elektródát (E2) sikeresen bevonták 1,7 mm-es teljes lefedettségi arányú folyasztószerrel és 2,40, illetve 0,40 lúgos indexű folyasztószerrel.A TGA-val inert közegben előállított folyasztószerek termikus stabilitását értékelték.A fluxusmátrix magas TiO2-tartalma (%) javította a savas fluxussal (E2) bevont elektródák varratainak salaktalanítását a bázikus folyasztószerrel (E1) bevont elektródákhoz képest.Bár a két bevonatos elektróda (E1 és E2) jó ívindító képességgel rendelkezik.A hegesztési körülmények, különösen a hőbevitel, a hegesztőáram és a sebesség kritikus szerepet játszanak a DSS 2205 varratok ausztenit/ferrit fázisegyensúlyának és a varrat kiváló mechanikai tulajdonságainak elérésében.Az E1 elektródával hegesztett kötések kiváló szakító tulajdonságokat mutattak (nyírás 0,2% YS = 497 MPa és UTS = 732 MPa), ami megerősíti, hogy a bázikus fluxus bevonatú elektródák bázikussági indexe magas a savas fluxus bevonatú elektródákhoz képest.Az elektródák jobb mechanikai tulajdonságokat mutatnak alacsony lúgosság mellett.Nyilvánvaló, hogy az új bevonattal ellátott elektródák hegesztett kötéseiben (E1 és E2) nincs egyensúly a ferrit-ausztenites fázis között, amit a hegesztési varrat OES és SEM-EDS analízisével tártak fel, és a térfogathányaddal számszerűsítettek. a hegesztést.A metallográfia megerősítette a SEM-vizsgálatukat.mikrostruktúrák.Ennek oka elsősorban az ötvözőelemek, mint például a Cr és a Mo, kimerülése, valamint a hegesztés során esetlegesen felszabaduló Cr2N, amit az EDS vonalszkennelés is megerősít.Ezt az E1 és E2 elektródákkal ellátott hegesztéseknél megfigyelt alacsony keménységi értékek is alátámasztják, mivel az acélszerkezetben alacsony a ferrit és az ötvözőelemek aránya.Az E1 elektródát használó hegesztési varratok evidencia korróziós potenciálja (Ecorr) valamivel kevésbé ellenállónak bizonyult az oldatos korrózióval szemben, mint az E2 elektródát használó varratok.Ez megerősíti az újonnan kifejlesztett elektródák hatékonyságát a 3,5%-os NaCl-os környezetben, fluxus keverék ötvözet összetétele nélkül tesztelt varratokban.Megállapítható, hogy a szimulált tengeri környezetben a korrózióállóság a hegesztőáram csökkenésével nő.Így a karbidok és nitridek kicsapódása, majd az E1 és E2 elektródákkal hegesztett kötések korrózióállóságának csökkenése a megnövekedett hegesztőárammal magyarázható, ami a kettős célú acélokból készült hegesztett kötések fázisegyensúlyának kiegyensúlyozatlanságához vezetett.
Kérésre a tanulmányhoz szükséges adatokat az érintett szerző biztosítja.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. és Liimatainen J. Porkohászati melegizosztatikus préseléssel előállított szuperduplex rozsdamentes acél mikroszerkezete ipari hőkezelésben.Fém.alma Mater.transz.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. és Kitagawa Y. Mikrostruktúra szabályozás modern rozsdamentes acélok összekapcsolásában.In Processing New Materials for Advanced Electromagnetic Energy, 419–422 (2005).
Smook O. A modern porkohászat szuperduplex rozsdamentes acéljainak mikroszerkezete és tulajdonságai.Royal Institute of Technology (2004)
Lotto, TR és Babalola, P. AA1070 alumínium és szilícium-karbid mátrix kompozitok polarizációs korróziós viselkedése és mikroszerkezeti elemzése sav-klorid koncentrációkban.Meggyőző mérnök.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. és Ferro P. Duplex és szuperduplex rozsdamentes acélok hegesztési folyamata, mikroszerkezeti változása és végső tulajdonságai.Duplex rozsdamentes acél 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. és Karaaslan A. A lágyítási idő és a hűtési sebesség hatása a leválasztási folyamatra kétfázisú korrózióálló acélokban.Fém.a tudomány.hőkezelés.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S és Ravi K. Kiváló mechanikai és korróziós tulajdonságokkal rendelkező sovány duplex rozsdamentes acélok (LDSS) fejlesztése laboratóriumban.Haladó alma mater.tároló tartály.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. és Isgor OB Porrétegben lézeres ötvözéssel nyert lágyacél szubsztrátumokon készült szuperduplex rozsdamentes acél burkolati rétegek kohászati és elektrokémiai tulajdonságai.a tudomány.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. és Kuroda, K. Erőfeszítések a nikkel megtakarítására az ausztenites rozsdamentes acélokban.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. és Gonome F. Sovány duplex rozsdamentes acélok új sorozatának kifejlesztése.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON Steel Technical Report No. 126 (2021).
Feladás időpontja: 2023.02.25