321 zvita cev iz nerjavečega jekla Kemična sestava Mehanske lastnosti in korozijsko obnašanje dupleksnega zvara iz nerjavečega jekla z novo elektrodo

Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Uporabljate različico brskalnika z omejeno podporo za CSS.Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Poleg tega, da zagotovimo stalno podporo, spletno mesto prikažemo brez slogov in JavaScripta.
Drsniki, ki prikazujejo tri članke na diapozitiv.Uporabite gumba za nazaj in naprej, da se premikate po diapozitivih, ali pa gumbe za krmiljenje diapozitivov na koncu, da se premikate po vsakem diapozitivu.

Kemična sestava tuljave iz nerjavečega jekla 321

Kemična sestava cevi iz nerjavečega jekla 321 je naslednja:
- Ogljik: 0,08 % max
- Mangan: največ 2,00 %
- Nikelj: 9,00 % min

Mehanske lastnosti tuljave iz nerjavečega jekla 321

Po navedbah proizvajalca cevi iz nerjavečega jekla 321 so mehanske lastnosti cevi iz nerjavečega jekla 321 navedene v spodnji tabeli: Natezna trdnost (psi) Meja tečenja (psi) Raztezek (%)

Uporaba in uporaba cevi iz nerjavečega jekla 321

V mnogih inženirskih aplikacijah so mehanske in korozijske lastnosti dupleksnih varjenih konstrukcij iz nerjavnega jekla (DSS) najpomembnejši dejavniki.Trenutna študija je preučevala mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji dupleksnih zvarov iz nerjavečega jekla v okolju, ki simulira 3,5 % NaCl, z uporabo posebej zasnovane nove elektrode brez dodajanja legirnih elementov vzorcem talila.Na elektrodah E1 in E2 za varjenje DSS plošč smo uporabili dve različni vrsti fluksov z osnovnim indeksom 2,40 in 0,40.Toplotno stabilnost sestavkov fluksa smo ovrednotili s termogravimetrično analizo.Kemična sestava ter mehanske in korozijske lastnosti zvarnih spojev so bile ocenjene z emisijsko spektroskopijo v skladu z različnimi standardi ASTM.Rentgenska difrakcija se uporablja za določanje prisotnih faz v zvarih DSS, skeniranje elektronov z EDS pa za pregled mikrostrukture zvarov.Natezna trdnost zvarnih spojev z elektrodami E1 je bila v območju 715-732 MPa, z elektrodami E2 - 606-687 MPa.Varilni tok je z 90 A povečan na 110 A, povečana pa je tudi trdota.Varjeni spoji z elektrodami E1, oplaščenimi z bazičnimi talili, imajo boljše mehanske lastnosti.Jeklena konstrukcija ima visoko odpornost proti koroziji v okolju s 3,5 % NaCl.To potrjuje operativnost zvarnih spojev, narejenih z novo razvitimi elektrodami.Rezultati so obravnavani v smislu izločanja legirnih elementov, kot sta Cr in Mo, opaženih v zvarih s prevlečenimi elektrodama E1 in E2, ter sproščanja Cr2N v zvarih, izdelanih z uporabo elektrod E1 in E2.
Zgodovinsko prva uradna omemba dupleksnega nerjavečega jekla (DSS) sega v leto 1927, ko se je uporabljalo samo za nekatere ulitke in se zaradi visoke vsebnosti ogljika ni uporabljalo v večini tehničnih aplikacij1.Kasneje pa je bila standardna vsebnost ogljika zmanjšana na največjo vrednost 0,03 % in ta jekla so se začela pogosto uporabljati na različnih področjih 2,3.DSS je družina zlitin s približno enakimi količinami ferita in avstenita.Raziskave so pokazale, da feritna faza v DSS zagotavlja odlično zaščito pred napetostno korozijsko razpoko (SCC), ki jo povzroči klorid, kar je bilo pomembno vprašanje za avstenitna nerjavna jekla (ASS) v 20. stoletju.Po drugi strani pa v nekaterih inženirskih in drugih panogah4 povpraševanje po skladišču raste po stopnji do 20 % na leto.To inovativno jeklo z dvofazno avstenitno-feritno strukturo lahko pridobimo z ustrezno izbiro sestave, fizikalno-kemijsko in termomehansko rafinacijo.V primerjavi z enofaznim nerjavnim jeklom ima DSS višjo mejo tečenja in vrhunsko sposobnost, da prenese SCC5, 6, 7, 8. Duplex struktura daje tem jeklom neprekosljivo trdnost, žilavost in večjo odpornost proti koroziji v agresivnih okoljih, ki vsebujejo kisline, kislinske kloride, morska voda in jedke kemikalije9.Zaradi letnih nihanj cen nikljevih (Ni) zlitin na splošnem trgu je struktura DSS, zlasti tip z nizko vsebnostjo niklja (lean DSS), dosegla številne izjemne dosežke v primerjavi s kubičnim (FCC) železom10, 11. Glavni Problem modelov ASE je v tem, da so izpostavljeni različnim težkim pogojem.Zato različni inženirski oddelki in podjetja poskušajo promovirati alternativna nerjavna jekla z nizko vsebnostjo niklja (Ni), ki delujejo tako ali bolje od tradicionalnih ASS z ustrezno varljivostjo in se uporabljajo v industrijskih aplikacijah, kot so toplotni izmenjevalniki morske vode in kemična industrija.posoda 13 za okolja z visoko koncentracijo kloridov.
V sodobnem tehnološkem napredku ima varjena proizvodnja ključno vlogo.Običajno so strukturni elementi DSS spojeni z obločnim varjenjem v zaščiti plina ali oblokom v zaščiti plina.Na zvar vpliva predvsem sestava elektrode, ki se uporablja za varjenje.Varilne elektrode so sestavljene iz dveh delov: kovine in talila.Najpogosteje so elektrode prevlečene s talilom, mešanico kovin, ki pri razgradnji sproščajo pline in tvorijo zaščitno žlindro, ki varuje zvar pred kontaminacijo, povečuje stabilnost obloka in dodaja legirno komponento za izboljšanje kakovosti varjenja14. .Lito železo, aluminij, nerjavno jeklo, mehko jeklo, jeklo visoke trdnosti, baker, medenina in bron so nekatere kovine za varilne elektrode, medtem ko so celuloza, železov prah in vodik nekateri uporabljeni materiali za talila.Včasih se mešanici talila dodajo tudi natrij, titan in kalij.
Nekateri raziskovalci so poskušali preučiti vpliv konfiguracije elektrod na mehansko in korozijsko celovitost varjenih jeklenih konstrukcij.Singh et al.15 so raziskovali vpliv sestave talila na raztezek in natezno trdnost zvarov, zvarjenih z obločnim varjenjem pod praškom.Rezultati kažejo, da sta CaF2 in NiO glavna determinanta natezne trdnosti v primerjavi s prisotnostjo FeMn.Chirag et al.16 so raziskovali spojine SMAW s spreminjanjem koncentracije rutila (TiO2) v mešanici fluksa elektrode.Ugotovljeno je bilo, da so se lastnosti mikrotrdote povečale zaradi povečanja deleža in migracije ogljika in silicija.Kumar [17] je proučeval načrtovanje in razvoj aglomeriranih talil za obločno varjenje jeklene pločevine.Nwigbo in Atuanya18 sta raziskovala uporabo s kalijem bogatih natrijevih silikatnih veziv za proizvodnjo talil za obločno varjenje in našla zvare z visoko natezno trdnostjo 430 MPa in sprejemljivo zrnato strukturo.Lothongkum et al.19 so s potenciokinetično metodo preučevali volumski delež avstenita v dupleksnem nerjavnem jeklu 28Cr–7Ni–O–0,34N v z zrakom nasičeni raztopini NaCl pri koncentraciji 3,5 % mas.pod pogoji pH.in 27°C.Tako dupleks kot mikro dupleks nerjavna jekla kažejo enak učinek dušika na korozijsko obnašanje.Dušik ni vplival na korozijski potencial ali hitrost pri pH 7 in 10, vendar pa je bil korozijski potencial pri pH 10 nižji kot pri pH 7. Po drugi strani pa je pri vseh proučevanih ravneh pH potencial začel naraščati z naraščajočo vsebnostjo dušika .Lacerda et al.20 proučevali luknjičasto luknjičasto luknjičasto nerjavno jeklo UNS S31803 in UNS S32304 v 3,5 % raztopini NaCl z uporabo ciklične potenciodinamične polarizacije.V 3,5 mas. % raztopini NaCl so bili na dveh preiskovanih jeklenih ploščah ugotovljeni znaki luknjičaste luknjice.Jeklo UNS S31803 ima večji potencial korozije (Ecorr), potencial luknjičaste luknje (Epit) in polarizacijsko odpornost (Rp) kot jeklo UNS S32304.Jeklo UNS S31803 ima višjo repasivnost kot jeklo UNS S32304.Glede na študijo Jianga in sod.[21] reaktivacijski vrh, ki ustreza dvojni fazi (avstenitna in feritna faza) dupleksnega nerjavnega jekla, vključuje do 65 % feritne sestave, gostota feritnega reaktivacijskega toka pa se povečuje s podaljševanjem časa toplotne obdelave.Dobro je znano, da avstenitna in feritna faza izkazujeta različne elektrokemične reakcije pri različnih elektrokemičnih potencialih 21, 22, 23, 24.Abdo et al.25 so uporabili potenciodinamične meritve polarizacijske spektroskopije in elektrokemične impedančne spektroskopije za preučevanje elektrokemično inducirane korozije lasersko varjene zlitine 2205 DSS v umetni morski vodi (3,5 % NaCl) v pogojih spremenljive kislosti in alkalnosti.Na izpostavljenih površinah testiranih vzorcev DSS so opazili jamičasto korozijo.Na podlagi teh ugotovitev je bilo ugotovljeno, da obstaja sorazmerno razmerje med pH raztopinskega medija in uporom filma, ki nastane v procesu prenosa naboja, kar neposredno vpliva na nastanek luknjičastega toka in njegovo specifikacijo.Namen te študije je bil razumeti, kako na novo razvita sestava varilne elektrode vpliva na mehansko in proti obrabi odporno celovitost zvarjenega DSS 2205 v okolju s 3,5 % NaCl.
Minerali (sestavine), uporabljeni v formulacijah prevleke elektrod, so bili kalcijev karbonat (CaCO3) iz okrožja Obajana, država Kogi, Nigerija, kalcijev fluorid (CaF2) iz države Taraba, Nigerija, silicijev dioksid (SiO2), smukec v prahu (Mg3Si4O10(OH). ) )2) in rutil (TiO2) sta bila pridobljena iz Josa v Nigeriji, kaolin (Al2(OH)4Si2O5) pa iz Kankare v državi Katsina v Nigeriji.Kot vezivo se uporablja kalijev silikat, pridobivajo ga iz Indije.
Kot je prikazano v tabeli 1, so bili sestavni oksidi neodvisno stehtani na digitalni tehtnici.Nato smo ga 30 minut mešali z vezivom iz kalijevega silikata (23 mas. %) v električnem mešalniku (model: 641-048) podjetja Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP), da smo dobili homogeno poltrdno pasto.Mokro mešani prašek se iz stroja za briketiranje stisne v valjasto obliko in se dovaja v ekstruzijsko komoro pri tlaku od 80 do 100 kg/cm2, iz komore za dovajanje žice pa se dovaja v ekstruder iz nerjaveče žice s premerom 3,15 mm.Tok se dovaja skozi sistem šobe/matrice in se vbrizga v ekstruder za iztiskanje elektrod.Dobljen je bil faktor pokritosti 1,70 mm, pri čemer je faktor pokritosti definiran kot razmerje med premerom elektrode in premerom pramena.Nato smo prevlečene elektrode sušili na zraku 24 ur in nato 2 uri kalcinirali v mufelni peči (model PH-248-0571/5448) pri 150–250 °C\(-\).Uporabite enačbo za izračun alkalnosti toka.(1) 26;
Termično stabilnost vzorcev fluksov sestav E1 in E2 smo določili s termogravimetrično analizo (TGA).Vzorec približno 25,33 mg fluksa je bil naložen v TGA za analizo.Poskusi so bili izvedeni v inertnem mediju, pridobljenem z zveznim tokom N2 s hitrostjo 60 ml/min.Vzorec smo segrevali od 30 °C do 1000 °C s hitrostjo segrevanja 10 °C/min.Po metodah, ki so jih omenili Wang et al.27, Xu et al.28 in Dagwa et al.29, sta bila termična razgradnja in izguba teže vzorcev pri določenih temperaturah ocenjena s TGA ploskvami.
Obdelajte dve plošči DSS 300 x 60 x 6 mm za pripravo na spajkanje.V-utor je bil zasnovan s 3 mm odprtino za koren, 2 mm luknjo za koren in kotom utora 60°.Ploščo smo nato splaknili z acetonom, da smo odstranili morebitne onesnaževalce.Plošče zvarite z varilnim strojem za obločno varjenje kovin (SMAW) s pozitivno polarnostjo enosmerne elektrode (DCEP) z uporabo prevlečenih elektrod (E1 in E2) in referenčne elektrode (C) s premerom 3,15 mm.Obdelava z električnim praznjenjem (EDM) (model: Excetek-V400) je bila uporabljena za obdelavo varjenih jeklenih vzorcev za mehansko preskušanje in karakterizacijo korozije.Tabela 2 prikazuje primer kode in opis, tabela 3 pa prikazuje različne delovne parametre varjenja, ki se uporabljajo za varjenje plošče DSS.Enačba (2) se uporablja za izračun ustreznega vnosa toplote.
Z optičnim emisijskim spektrometrom (OES) Bruker Q8 MAGELLAN z valovno dolžino od 110 do 800 nm in programsko opremo za podatkovne baze SQL smo določili kemijsko sestavo zvarnih spojev elektrod E1, E2 in C ter vzorcev osnovne kovine.uporablja režo med elektrodo in preskušanim kovinskim vzorcem. Ustvarja električno energijo v obliki iskre.Vzorec komponent se upari in razprši, čemur sledi atomsko vzbujanje, ki nato oddaja specifičen črtasti spekter31.Za kvalitativno analizo vzorca fotopomnoževalna cev meri prisotnost namenskega spektra za vsak element, kot tudi intenziteto spektra.Nato uporabite enačbo za izračun enakovrednega števila odpornosti proti luknjanju (PREN).(3) Razmerje 32 in diagram stanja WRC 1992 se uporabljata za izračun ekvivalentov kroma in niklja (Creq in Nieq) iz enačb.(4) in (5) sta 33 oziroma 34;
Upoštevajte, da PREN upošteva samo pozitiven vpliv treh glavnih elementov Cr, Mo in N, medtem ko je dušikov faktor x v območju 16-30.Običajno je x izbran s seznama 16, 20 ali 30. Pri raziskavah dupleksnih nerjavnih jekel se za izračun vrednosti PREN35,36 najpogosteje uporablja vmesna vrednost 20.
Varjeni spoji, izdelani z različnimi elektrodami, so bili natezno testirani na univerzalnem testnem stroju (Instron 8800 UTM) pri hitrosti deformacije 0,5 mm/min v skladu z ASTM E8-21.Natezna trdnost (UTS), 0,2 % strižna meja tečenja (YS) in raztezek so bili izračunani v skladu z ASTM E8-2137.
Zvari DSS 2205 so bili pred analizo trdote najprej zbrušeni in polirani z uporabo različnih velikosti zrna (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 in 1200).Zvarjeni primerki so bili izdelani z elektrodami E1, E2 in C. Trdota je merjena na desetih (10) točkah od središča zvara do osnovne kovine z intervalom 1 mm.
Rentgenski difraktometer (D8 Discover, Bruker, Nemčija), konfiguriran s programsko opremo Bruker XRD Commander za zbiranje podatkov in Fe-filtrirano sevanje Cu-K-α z energijo 8,04 keV, ki ustreza valovni dolžini 1,5406 Å in hitrosti skeniranja 3 ° Območje skeniranja (2θ) min-1 je 38 do 103° za fazno analizo z elektrodami E1, E2 in C ter BM, prisotnimi v zvarih DSS.Rietveldova metoda prečiščevanja je bila uporabljena za indeksiranje sestavnih faz z uporabo programske opreme MAUD, ki jo je opisal Lutterotti39.Na podlagi ASTM E1245-03 je bila s programsko opremo Image J40 izvedena kvantitativna metalografska analiza mikroskopskih slik zvarnih spojev elektrod E1, E2 in C.Rezultati izračuna volumskega deleža feritno-avstenitne faze, njihova povprečna vrednost in odstopanje so podani v tabeli.5. Kot je prikazano v vzorčni konfiguraciji na sl.6d je bila izvedena analiza z optično mikroskopijo (OM) na PM in zvarnih spojih z elektrodama E1 in E2 za preučevanje morfologije vzorcev.Vzorci so bili polirani z brusnim papirjem iz silicijevega karbida (SiC) zrnatosti 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 in 2000.Vzorci so bili nato elektrolitsko jedkani v 10% vodni raztopini oksalne kisline pri sobni temperaturi pri napetosti 5 V za 10 s in postavljeni na optični mikroskop LEICA DM 2500 M za morfološko karakterizacijo.Nadaljnje poliranje vzorca je bilo izvedeno s papirjem iz silicijevega karbida (SiC) granulacije 2500 za analizo SEM-BSE.Poleg tega smo zvarne spoje pregledali glede mikrostrukture z ultravisoko ločljivostjo poljsko emisijskega vrstičnega elektronskega mikroskopa (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, ZDA), opremljenega z EMF.Vzorec velikosti 20 × 10 × 6 mm smo zbrusili z različnimi SiC brusnimi papirji velikosti od 120 do 2500. Vzorce smo elektrolitsko jedkali v 40 g NaOH in 100 ml destilirane vode pri napetosti 5 V 15 s in nato nameščen na držalu vzorca, ki se nahaja v komori SEM, za analizo vzorcev po čiščenju komore z dušikom.Elektronski žarek, ki ga ustvari segreto volframovo žarilno nitko, ustvari rešetko na vzorcu za ustvarjanje slik pri različnih povečavah, rezultati EMF pa so bili pridobljeni z uporabo metod Roche et al.41 in Mokobi 42 .
Elektrokemična potenciodinamična polarizacijska metoda po ASTM G59-9743 in ASTM G5-1444 je bila uporabljena za ovrednotenje degradacijskega potenciala plošč DSS 2205, varjenih z elektrodami E1, E2 in C v okolju 3,5 % NaCl.Elektrokemijske teste smo izvajali z računalniško vodenim aparatom Potentiostat-Galvanostat/ZRA (model: PC4/750, Gamry Instruments, ZDA).Elektrokemijsko testiranje je bilo izvedeno na trielektrodni testni napravi: DSS 2205 kot delovna elektroda, nasičena kalomelna elektroda (SCE) kot referenčna elektroda in grafitna palica kot protielektroda.Meritve so bile izvedene z uporabo elektrokemijske celice, v kateri je bilo območje delovanja raztopine območje delovne elektrode 0,78 cm2.Meritve so bile opravljene med -1,0 V do +1,6 V potencialov na predhodno stabiliziranem OCP (glede na OCP) pri hitrosti skeniranja 1,0 mV/s.
Elektrokemični kritični temperaturni testi pittinga so bili izvedeni v 3,5 % NaCl, da bi ocenili odpornost zvarov na točenje zvarov z elektrodami E1, E2 in C.jasno na potencial luknjanja v PB (med pasivnim in transpasivnim območjem) in zvarjene vzorce z E1, E2, elektrodami C. Zato se meritve CPT izvajajo za natančno določitev potenciala luknjičastosti dodatkov za varjenje.Preizkušanje CPT je bilo izvedeno v skladu z dupleksnimi poročili o zvarih nerjavnega jekla45 in ASTM G150-1846.Iz vsakega od jekel za varjenje (S-110A, E1-110A, E2-90A) so bili izrezani vzorci s površino 1 cm2, vključno z bazo, zvarom in conami HAZ.Vzorci so bili polirani z brusnim papirjem in 1 µm suspenzijo prahu aluminijevega oksida v skladu s standardnimi metalografskimi postopki priprave vzorcev.Po poliranju smo vzorce ultrazvočno očistili v acetonu 2 minuti.Testni celici CPT smo dodali 3,5 % testno raztopino NaCl in s termostatom (Neslab RTE-111) nastavili začetno temperaturo na 25 °C.Ko smo dosegli začetno preskusno temperaturo 25 °C, smo 15 minut pihali plin Ar, nato smo vzorce dali v celico in 15 minut merili OCF.Vzorec smo nato polarizirali z uporabo napetosti 0,3 V pri začetni temperaturi 25 °C in tok smo merili 10 minut45.Raztopino začnite segrevati s hitrostjo 1 °C/min na 50 °C.Med segrevanjem testne raztopine se temperaturni senzor uporablja za stalno spremljanje temperature raztopine in shranjevanje podatkov o času in temperaturi, potenciostat/galvanostat pa za merjenje toka.Kot protielektroda je bila uporabljena grafitna elektroda, vsi potenciali pa so bili izmerjeni glede na referenčno elektrodo Ag/AgCl.Čiščenje z argonom je potekalo skozi ves preskus.
Na sl.1 prikazuje sestavo (v masnih odstotkih) komponent fluksa F1 in F2, uporabljenih za izdelavo alkalnih (E1) oziroma kislih (E2) elektrod.Indeks bazičnosti fluksa se uporablja za napovedovanje mehanskih in metalurških lastnosti zvarnih spojev.F1 je komponenta fluksa, uporabljenega za prevleko elektrod E1, ki se imenuje alkalni fluks, ker je njegov osnovni indeks > 1,2 (tj. 2,40), F2 pa je fluks, uporabljen za prevleko elektrod E2, zaradi svoje bazičnosti imenovan kisli fluks indeks < 0,9 (tj. 2,40).0,40).Jasno je, da imajo elektrode, prevlečene z bazičnimi talili, v večini primerov boljše mehanske lastnosti kot elektrode, prevlečene s kislimi talili.Ta značilnost je funkcija prevlade bazičnega oksida v sistemu sestave fluksa za elektrodo E1.Nasprotno, odstranjevanje žlindre (ločljivost) in nizko brizganje, opaženo v spojih, varjenih z elektrodami E2, sta značilna za elektrode s kislim talilnim premazom z visoko vsebnostjo rutila.Ta ugotovitev je skladna z ugotovitvami Gilla47, da učinek vsebnosti rutila na ločljivost žlindre in nizko brizganje elektrod, prevlečenih s kislinskim fluksom, prispeva k hitremu zmrzovanju žlindre.Kaolin v sistemu fluksa, ki se uporablja za prevleko elektrod E1 in E2, je bil uporabljen kot mazivo, smukec pa je izboljšal ekstrudabilnost elektrod.Kalijeva silikatna veziva v fluksnih sistemih prispevajo k boljšemu vžigu obloka in stabilnosti delovanja ter poleg svojih adhezivnih lastnosti izboljšajo ločevanje žlindre v zvarjenih izdelkih.Ker je CaCO3 neto lomilec (lomilec žlindre) v talilu in nagnjen k ustvarjanju veliko dima med varjenjem zaradi toplotne razgradnje v CaO in približno 44 % CO2, TiO2 (kot tvorjenec mreže/tvorec žlindre) pomaga zmanjšati količino dima med varjenjem.varjenje in s tem izboljšanje ločljivosti žlindre, kot predlagajo Jing et al.48.Fluor Flux (CaF2) je kemično agresiven tok, ki izboljša čistost spajk.Jastrzębska idr.49 so poročali o učinku fluoridne sestave te sestave talila na lastnosti čistoče zvara.Običajno se talilo doda območju zvara za izboljšanje stabilnosti obloka, dodajanje legirnih elementov, kopičenje žlindre, povečanje produktivnosti in izboljšanje kakovosti zvarnega bazena 50.
Krivulje TGA-DTG, prikazane na sl.2a in 2b prikazujeta tristopenjsko izgubo teže pri segrevanju v temperaturnem območju 30–1000 °C v atmosferi dušika.Rezultati na slikah 2a in b kažejo, da za bazične in kisle vzorce pretoka krivulja TGA pada naravnost navzdol, dokler končno ne postane vzporedna s temperaturno osjo, okoli 866,49 °C oziroma 849,10 °C.Izguba teže 1,30 % in 0,81 % na začetku krivulj TGA na slikah 2a in 2b je posledica vlage, ki jo absorbirajo komponente fluksa, ter izhlapevanja in dehidracije površinske vlage.Glavne razgradnje vzorcev glavnega toka na drugi in tretji stopnji na sl.2a se je zgodila v temperaturnih območjih 619,45 °C–766,36 °C in 766,36 °C–866,49 °C, odstotek njihove izgube teže pa je bil 2,84 in 9,48 %., oz.Medtem ko je bila za vzorce kislega toka na sliki 7b, ki so bili v temperaturnem območju 665,23 °C–745,37 °C in 745,37 °C–849,10 °C, njihova odstotna izguba teže 0,81 oziroma 6,73 %, kar je bilo pripisano toplotna razgradnja.Ker so komponente talila anorganske, so hlapne snovi omejene na zmes talila.Zato sta redukcija in oksidacija strašni.To je skladno z rezultati Baloguna et al.51, Kamlija et al.52 in Adeleke et al.53.Vsota izgube mase vzorca fluksa, opažena na sl.2a in 2b je 13,26 % oziroma 8,43 %.Manjša izguba mase vzorcev fluksa na sl.2b je posledica visokih tališč TiO2 in SiO2 (1843 oziroma 1710 °C) kot glavnih oksidov, ki sestavljajo mešanico fluksa54,55, medtem ko imata TiO2 in SiO2 nižja tališča.tališče Primarni oksid: CaCO3 (825 °C) v vzorcu fluksa na sl.2a56.O teh spremembah tališča primarnih oksidov v mešanicah talil so dobro poročali Shi et al.54, Ringdalen et al.55 in Du et al.56.Ob opazovanju neprekinjenega izgubljanja teže na slikah 2a in 2b lahko sklepamo, da so vzorci fluksa, uporabljeni v prevlekah elektrod E1 in E2, podvrženi enostopenjski razgradnji, kot je predlagal Brown57.Temperaturno območje procesa je razvidno iz izpeljanih krivulj (masni %) na sl.2a in b.Ker krivulja TGA ne more natančno opisati specifične temperature, pri kateri je sistem pretoka podvržen fazni spremembi in kristalizaciji, se za določitev natančne temperaturne vrednosti vsakega pojava (sprememba faze) uporabi derivat TGA kot endotermni vrh za pripravo sistema pretoka.
Krivulje TGA-DTG, ki prikazujejo toplotno razgradnjo (a) alkalnega toka za prevleko elektrode E1 in (b) kislega toka za prevleko elektrode E2.
Tabela 4 prikazuje rezultate spektrofotometrične analize in SEM-EDS analize osnovne kovine DSS 2205 in zvarov narejenih z elektrodami E1, E2 in C.E1 in E2 sta pokazala, da se je vsebnost kroma (Cr) močno zmanjšala na 18,94 oziroma 17,04 %, vsebnost molibdena (Mo) pa je bila 0,06 oziroma 0,08 %.vrednosti zvarov z elektrodama E1 in E2 so nižje.To je rahlo v skladu z izračunano vrednostjo PREN za feritno-avstenitno fazo iz analize SEM-EDS.Zato je razvidno, da se luknjanje začne na stopnji z nizkimi vrednostmi PREN (zvari iz E1 in E2), v bistvu kot je opisano v tabeli 4. To kaže na osiromašenje in možno obarjanje zlitine v zvaru.Nato je zmanjšanje vsebnosti legirnih elementov Cr in Mo v zvarih, izdelanih z uporabo elektrod E1 in E2, in njihovih ekvivalentnih vrednosti nizkega pitinga (PREN) prikazano v tabeli 4, kar povzroča težavo pri ohranjanju odpornosti v agresivnih okoljih, zlasti v kloridnih okoljih.-vsebujoče okolje.Relativno visoka vsebnost niklja (Ni) 11,14 % in dovoljena meja vsebnosti mangana v zvarnih spojih elektrod E1 in E2 sta lahko pozitivno vplivala na mehanske lastnosti zvarov, uporabljenih v pogojih, ki simulirajo morsko vodo (slika 3 ).so bili izdelani z uporabo dela Yuana in Oy58 ter Jinga et al.48 o vplivu sestavkov z visoko vsebnostjo niklja in mangana na izboljšanje mehanskih lastnosti varjenih struktur DSS v težkih delovnih pogojih.
Rezultati nateznega preskusa za (a) UTS in 0,2 % poves YS ter (b) enakomeren in polni raztezek ter njihova standardna odstopanja.
Trdnostne lastnosti osnovnega materiala (BM) in zvarnih spojev iz razvitih elektrod (E1 in E2) ter komercialno dostopne elektrode (C) smo ovrednotili pri dveh različnih varilnih tokovih 90 A in 110 A. 3(a) in (b) pokažite UTS, YS z 0,2-odstotnim odmikom, skupaj z njihovimi podatki o raztezku in standardni deviaciji.Rezultati zamika UTS in YS 0,2 %, dobljeni iz sl.3a prikazujejo optimalne vrednosti za vzorec št.1 (BM), vzorec št.3 (zvar E1), vzorec št.5 (zvar E2) in vzorec št.6 (zvari s C) so 878 in 616 MPa, 732 in 497 MPa, 687 in 461 MPa oziroma 769 in 549 MPa ter njihove ustrezne standardne deviacije.Iz sl.110 A) so vzorci, oštevilčeni s številkami 1, 2, 3, 6 oziroma 7, z minimalnimi priporočenimi nateznimi lastnostmi nad 450 MPa pri nateznem preskusu in 620 MPa pri nateznem preskusu, ki jih je predlagal Grocki32.Raztezek zvarkov z elektrodami E1, E2 in C, ki jih predstavljajo vzorci št. 2, št. 3, št. 4, št. 5, št. 6 in št. 7, pri varilnih tokovih 90 A in 110 A, oziroma odraža plastičnost in poštenost.odnos do navadnih kovin.Nižji raztezek so pojasnili z možnimi napakami pri varjenju ali sestavo elektrodnega fluksa (slika 3b).Sklepamo lahko, da imajo na splošno nerjavno jeklo BM duplex in zvarjeni spoji z elektrodami E1, E2 in C bistveno višje natezne lastnosti zaradi relativno visoke vsebnosti niklja (tabela 4), vendar je bila ta lastnost opažena pri zvarnih spojih.Manj učinkovit E2 dobimo zaradi kisle sestave fluksa.Gunn59 je pokazal učinek nikljevih zlitin na izboljšanje mehanskih lastnosti zvarnih spojev ter nadzor faznega ravnovesja in porazdelitve elementov.To ponovno potrjuje dejstvo, da imajo elektrode, narejene iz osnovnih fluksnih sestavkov, boljše mehanske lastnosti kot elektrode, izdelane iz kislih fluksnih mešanic, kot predlagajo Bang et al.60.Tako je bil narejen pomemben prispevek k obstoječemu znanju o lastnostih zvarnega spoja nove oplaščene elektrode (E1) z dobrimi nateznimi lastnostmi.
Na sl.Sliki 4a in 4b prikazujeta značilnosti Vickersove mikrotrdote eksperimentalnih vzorcev zvarnih spojev elektrod E1, E2 in C. 4a prikazuje rezultate trdote, dobljene iz ene smeri vzorca (od WZ do BM), na sl.4b prikazuje rezultate trdote, dobljene na obeh straneh vzorca.Vrednosti trdote, dobljene pri varjenju vzorcev št. 2, 3, 4 in 5, ki so zvarjeni spoji z elektrodama E1 in E2, so lahko posledica grobozrnate strukture med strjevanjem v varilnih ciklih.Pri vseh vzorcih št. 2-7 (glej oznake vzorcev v tabeli 2) je bilo opaženo močno povečanje trdote tako v grobozrnati HAZ kot tudi v drobnozrnati HAZ, kar je mogoče razložiti z možno spremembo mikrostrukture zvar zaradi kromiranih vzorcev zvara je bogat z emisijami (Cr23C6).V primerjavi z drugimi varjenimi vzorci 2, 3, 4 in 5 so vrednosti trdote zvarnih spojev vzorcev št. 6 in 7 na sl.4a in 4b zgoraj (Tabela 2).Po Mohammedu et al.61 ter Nowackiju in Lukoje62 je to lahko posledica visoke vrednosti ferita δ in povzročenih preostalih napetosti v zvaru, pa tudi zmanjšanja legirnih elementov, kot sta Mo in Cr v zvaru.Zdi se, da so vrednosti trdote vseh obravnavanih poskusnih vzorcev na območju BM skladne.Trend rezultatov analize trdote zvarjenih vzorcev je skladen z zaključki drugih raziskovalcev61,63,64.
Vrednosti trdote zvarnih spojev vzorcev DSS (a) polovični prerez zvarjenih vzorcev in (b) polni prerez zvarnih spojev.
Dobljene so bile različne faze, prisotne v varjenem DSS 2205 z elektrodami E1, E2 in C, spektri XRD za uklonski kot 2\(\theta\) pa so prikazani na sliki 5. Vrhovi avstenita (\(\gama\) ) in feritne (\(\alpha\)) faze so bile identificirane pri uklonskih kotih 43° in 44°, kar dokončno potrjuje, da je sestava zvara dvofazno nerjavno jeklo 65.da DSS BM prikazuje samo avstenitno (\(\gama\)) in feritno (\(\alfa\)) fazo, kar potrjuje mikrostrukturne rezultate, predstavljene na slikah 1 in 2. 6c, 7c in 9c.Feritna (\(\alfa\)) faza, opažena pri DSS BM, in visok vrh v zvaru na elektrodo C kažeta na njegovo odpornost proti koroziji, saj je namen te faze povečati odpornost jekla proti koroziji, kot sta ugotovila Davison in Redmond66. Kot je navedeno , prisotnost elementov za stabilizacijo ferita, kot sta Cr in Mo, učinkovito stabilizira pasivni film materiala v okoljih, ki vsebujejo klorid.Tabela 5 prikazuje feritno-avstenitno fazo s kvantitativno metalografijo.Razmerje volumskega deleža feritno-avstenitne faze v zvarnih spojih elektrode C je doseženo približno (≈1:1).Nizka feritna (\(\alfa\)) fazna sestava zvarov z elektrodama E1 in E2 v rezultatih volumskega deleža (tabela 5) kaže na možno občutljivost na korozivno okolje, kar je bilo potrjeno z elektrokemijsko analizo.potrjeno (sl. 10a,b)), saj feritna faza zagotavlja visoko trdnost in zaščito pred napetostno korozijsko razpoko, ki jo povzroči klorid.To dodatno potrjujejo nizke vrednosti trdote, opažene v zvarih elektrod E1 in E2 na sl.4a,b, ki so posledica nizkega deleža ferita v jekleni konstrukciji (tabela 5).Prisotnost neuravnotežene avstenitne (\(\gama\)) in feritne (\(\alfa\)) faze v zvarjenih spojih z uporabo elektrod E2 kaže na dejansko ranljivost jekla za enoten korozijski napad.Nasprotno pa XPA spektri dvofaznih jekel zvarnih spojev z E1 in C elektrodami skupaj z rezultati BM običajno kažejo na prisotnost avstenitnih in feritnih stabilizacijskih elementov, zaradi česar je material uporaben v gradbeništvu in petrokemični industriji. , ker so trdili Jimenez et al.65;Davidson & Redmond66;Shamant in drugi67.
Optični mikrofotografi zvarnih spojev elektrod E1 z različnimi geometrijami zvara: (a) HAZ, ki prikazuje talilno linijo, (b) HAZ, ki prikazuje talilno linijo pri večji povečavi, (c) BM za feritno-avstenitno fazo, (d) geometrija zvara , (e) Prikazuje prehodno območje v bližini, (f) HAZ prikazuje feritno-avstenitno fazo pri večji povečavi, (g) Zvarno območje prikazuje feritno-avstenitno fazo Natezno fazo.
Optični mikrofotografi zvarov z elektrodo E2 pri različnih geometrijah zvara: (a) HAZ, ki prikazuje talilno linijo, (b) HAZ, ki prikazuje talilno črto pri večji povečavi, (c) BM za feritno-avstenitno masivno fazo, (d) geometrija zvara, (e) ), ki prikazuje prehodno območje v bližini, (f) HAZ, ki prikazuje feritno-avstenitno fazo pri večji povečavi, (g) območje varjenja, ki prikazuje feritno-avstenitno fazo.
Slike 6a–c in na primer prikazujejo metalografsko strukturo spojev DSS, varjenih z elektrodo E1 pri različnih geometrijah varjenja (slika 6d), kar kaže, kje so bile posnete optične mikrofotografije pri različnih povečavah.Na sl.6a, b, f – prehodna območja zvarnih spojev, ki prikazujejo fazno ravnotežno strukturo ferit-avstenita.Slike 7a-c in na primer prikazujejo tudi OM spoja DSS, zvarjenega z elektrodo E2 pri različnih geometrijah varjenja (slika 7d), ki predstavljajo točke analize OM pri različnih povečavah.Na sl.7a,b,f prikazuje prehodno območje zvarnega spoja v feritno-avstenitnem ravnotežju.OM v območju varjenja (WZ) je prikazan na sl.1 in sl.2. Zvari za elektrode E1 in E2 6g oziroma 7g.OM na BM je prikazan na slikah 1 in 2. Na sl.6c, e in 7c, e prikazujeta primer zvarjenih spojev z elektrodama E1 oziroma E2.Svetlo območje je avstenitna faza, temno črno območje pa je feritna faza.Fazna ravnovesja v toplotno prizadetem območju (HAZ) blizu fuzijske črte so pokazala na nastanek oborin Cr2N, kot je prikazano na mikrografih SEM-BSE na sl.8a,b in potrjeno na sl.9a,b.Prisotnost Cr2N, opažena v feritni fazi vzorcev na sl.8a,b in potrjeno s točkovno analizo SEM-EMF in linijskimi diagrami EMF zvarjenih delov (sl. 9a-b), je posledica višje temperature varjenja.Kroženje pospeši vnos kroma in dušika, saj visoka temperatura v zvaru poveča difuzijski koeficient dušika.Ti rezultati podpirajo študije Ramireza et al.68 in Herenyu et al.69, ki kažejo, da se Cr2N ne glede na vsebnost dušika običajno odlaga na feritna zrna, meje zrn in meje α/\(\gama\), kot je predlagal tudi drugi raziskovalci.70.71.
(a) točkovna analiza SEM-EMF (1, 2 in 3) zvarjenega spoja z E2;
Morfologija površine reprezentativnih vzorcev in njihovi ustrezni EMF so prikazani na sl.10a–c.Na sl.Sliki 10a in 10b prikazujeta SEM mikrofotografiji in njihove EMF spektre zvarjenih spojev z uporabo elektrod E1 in E2 v varilnem območju oziroma, na sl.10c prikazuje mikrofotografije SEM in spektre EMF OM, ki vsebuje avstenitno (\(\gama\)) in feritno (\(\alfa\)) fazo brez kakršnih koli oborin.Kot je prikazano v spektru EDS na sliki 10a, odstotek Cr (21,69 mas. %) in Mo (2,65 mas. %) v primerjavi s 6,25 mas. % Ni daje občutek ustreznega ravnovesja feritno-avstenitne faze.Mikrostruktura z visokim zmanjšanjem vsebnosti kroma (15,97 mas. %) in molibdena (1,06 mas. %) v primerjavi z visoko vsebnostjo niklja (10,08 mas. %) v mikrostrukturi zvarnega spoja elektrode E2, prikazana na fig.1. Primerjaj.EMF spekter 10b.Iglasta oblika z bolj drobnozrnato avstenitno strukturo, vidna v WZ, prikazanem na sl.10b potrjuje možno osiromašenje feritizirajočih elementov (Cr in Mo) v zvaru in izločanje kromovega nitrida (Cr2N) – avstenitna faza.Porazdelitev izločenih delcev vzdolž meja avstenitne (\(\gama\)) in feritne (\(\alfa\)) faze DSS zvarjenih spojev potrjuje to trditev72,73,74.Posledica tega je tudi njegova slaba korozijska učinkovitost, saj Cr velja za glavni element za tvorbo pasivnega filma, ki izboljša lokalno korozijsko odpornost jekla59,75, kot je prikazano na sliki 10b.Vidimo lahko, da BM na mikrografu SEM na sliki 10c kaže močno prečiščenost zrn, saj rezultati njegovega EDS spektra kažejo Cr (23,32 mas.%), Mo (3,33 mas.%) in Ni (6,32 mas.%).%) dobre kemijske lastnosti.%) kot pomemben legirni element za preverjanje ravnotežne mikrostrukture feritno-avstenitne faze strukture DSS76.Rezultati kompozicijske EMF spektroskopske analize zvarnih spojev elektrode E1 upravičujejo njeno uporabo v gradbeništvu in rahlo agresivnih okoljih, saj tvorilci avstenita in feritni stabilizatorji v mikrostrukturi ustrezajo standardu DSS AISI 220541.72 za zvarne spoje, 77.
SEM mikrofotografije zvarnih spojev, kjer (a) elektroda E1 varilne cone ima EMF spekter, (b) elektroda E2 varilne cone ima EMF spekter, (c) OM ima EMF spekter.
V praksi je bilo ugotovljeno, da se zvari DSS strdijo v popolnoma feritnem (način F) načinu, pri čemer avstenitna jedra nukleirajo pod temperaturo feritnega solvusa, ki je v glavnem odvisna od razmerja ekvivalenta kroma in niklja (Creq/Nieq) (> 1,95 predstavlja način F) Nekateri raziskovalci so opazili ta učinek jekla zaradi močne difuzijske sposobnosti Cr in Mo kot elementov, ki tvorita ferit v feritni fazi8078,79.Jasno je, da DSS 2205 BM vsebuje veliko količino Cr in Mo (prikazuje višji Creq), vendar ima nižjo vsebnost Ni kot zvar z elektrodami E1, E2 in C, kar prispeva k višjemu razmerju Creq/Nieq.To je razvidno tudi iz trenutne študije, kot je prikazano v tabeli 4, kjer je bilo razmerje Creq/Nieq določeno za DSS 2205 BM nad 1,95.Vidimo lahko, da se zvari z elektrodami E1, E2 in C strdijo v avstenitno-feritnem načinu (AF način), avstenitnem načinu (A način) oziroma feritno-avstenitnem načinu zaradi večje vsebnosti nasipnega načina (FA način) .), kot je prikazano v tabeli 4, je vsebnost Ni, Cr in Mo v zvaru manjša, kar kaže, da je razmerje Creq/Nieq nižje kot pri BM.Primarni ferit v zvarih z elektrodo E2 je imel vermikularno feritno morfologijo in ugotovljeno razmerje Creq/Nieq je bilo 1,20, kot je opisano v tabeli 4.
Na sl.11a prikazuje potencial odprtega tokokroga (OCP) glede na čas za jekleno strukturo AISI DSS 2205 v 3,5 % raztopini NaCl.Vidimo lahko, da se krivulja ORP premakne proti bolj pozitivnemu potencialu, kar kaže na pojav pasivnega filma na površini kovinskega vzorca, padec potenciala kaže na generalizirano korozijo in skoraj konstanten potencial skozi čas kaže na nastanek pasivni film skozi čas., Površina vzorca je stabilna in ima Sticky 77. Krivulje prikazujejo eksperimentalne podlage pri stabilnih pogojih za vse vzorce v elektrolitu, ki vsebuje 3,5 % raztopino NaCl, z izjemo vzorca 7 (zvar s C-elektrodo), ki kaže malo nestabilnosti.To nestabilnost lahko primerjamo s prisotnostjo kloridnih ionov (Cl-) v raztopini, ki lahko močno pospešijo korozijsko reakcijo in s tem povečajo stopnjo korozije.Opazovanja med skeniranjem OCP brez uporabljenega potenciala so pokazala, da lahko Cl v reakciji vpliva na odpornost in termodinamično stabilnost vzorcev v agresivnih okoljih.Ma et al.81 in Lotho et al.5 je potrdila trditev, da Cl- igra vlogo pri pospeševanju razgradnje pasivnih filmov na substratih in s tem prispeva k nadaljnji obrabi.
Elektrokemijska analiza proučevanih vzorcev: (a) razvoj RSD v odvisnosti od časa in (b) potenciodinamična polarizacija vzorcev v 3,5 % raztopini NaCl.
Na sl.11b prikazuje primerjalno analizo potenciodinamičnih polarizacijskih krivulj (PPC) zvarnih spojev elektrod E1, E2 in C pod vplivom 3,5% raztopine NaCl.Zvarjeni vzorci BM v PPC in 3,5 % raztopini NaCl so se obnašali pasivno.Tabela 5 prikazuje parametre elektrokemične analize vzorcev, pridobljene iz krivulj PPC, kot sta Ecorr (korozijski potencial) in Epit (potencial jamičaste korozije) ter z njimi povezana odstopanja.V primerjavi z drugimi vzorci št. 2 in št. 5, varjena z elektrodama E1 in E2, sta vzorca št. 1 in št. 7 (BM in zvarjeni spoji z elektrodo C) pokazala visok potencial za jamičasto korozijo v raztopini NaCl (slika 11b). ).Večje pasivne lastnosti prvega v primerjavi z drugim so posledica uravnoteženosti mikrostrukturne sestave jekla (avstenitne in feritne faze) in koncentracije legirnih elementov.Zaradi prisotnosti feritne in avstenitne faze v mikrostrukturi sta Resendea et al.82 je podprl pasivno obnašanje DSS v agresivnih medijih.Nizka zmogljivost vzorcev, varjenih z elektrodama E1 in E2, je lahko povezana z izčrpanostjo glavnih legirnih elementov, kot sta Cr in Mo, v območju varjenja (WZ), saj stabilizirajo feritno fazo (Cr in Mo), delujejo kot pasivatorji Zlitine v avstenitni fazi oksidiranih jekel.Učinek teh elementov na odpornost proti luknjičastim luknjam je večji v avstenitni fazi kot v feritni fazi.Iz tega razloga se feritna faza hitreje pasivizira kot avstenitna faza, povezana s prvim pasivacijskim območjem polarizacijske krivulje.Ti elementi imajo pomemben vpliv na odpornost DSS proti luknjicam zaradi večje odpornosti proti luknjicam v avstenitni fazi v primerjavi s feritno fazo.Zato je hitra pasivizacija feritne faze za 81 % višja kot pri avstenitni fazi.Čeprav ima raztopina Cl- v močan negativen učinek na sposobnost pasiviranja jeklenega filma83.Posledično bo stabilnost pasivirajočega filma vzorca močno zmanjšana84.Iz tabele.6 tudi kaže, da je korozijski potencial (Ecorr) zvarnih spojev z elektrodo E1 nekoliko manj stabilen v raztopini v primerjavi z zvarnimi spoji z elektrodo E2.To potrjujejo tudi nizke vrednosti trdote zvarov z uporabo elektrod E1 in E2 na sl.4a,b, kar je posledica nizke vsebnosti ferita (tabela 5) ter nizke vsebnosti kroma in molibdena (tabela 4) v jekleni konstrukciji iz.Sklepamo lahko, da korozijska odpornost jekel v simuliranem morskem okolju narašča z zmanjševanjem varilnega toka in pada z nizko vsebnostjo Cr in Mo ter nizko vsebnostjo ferita.Ta izjava je skladna s študijo Salima et al.85 o vplivu varilnih parametrov, kot je varilni tok, na korozijsko celovitost varjenih jekel.Ko klorid prodre v jeklo na različne načine, kot sta kapilarna absorpcija in difuzija, nastanejo jamice (jambičasta korozija) neenakomerne oblike in globine.Mehanizem je bistveno drugačen pri raztopinah z višjim pH, kjer okoliške (OH-) skupine preprosto privlači površina jekla, stabilizira pasivni film in zagotavlja dodatno zaščito površine jekla 25,86.Najboljša odpornost proti koroziji vzorcev št. 1 in št. 7 je predvsem posledica prisotnosti velike količine δ-ferita (tabela 5) in velike količine Cr in Mo (tabela 4) v jekleni konstrukciji. stopnja luknjičaste korozije je prisotna predvsem pri jeklu, varjenem po metodi DSS, v avstenitno-fazni strukturi delov.Tako ima kemična sestava zlitine odločilno vlogo pri korozijski učinkovitosti zvarjenega spoja87,88.Poleg tega je bilo ugotovljeno, da so vzorci, varjeni z elektrodama E1 in C v tej študiji, pokazali nižje vrednosti Ecorr iz krivulj PPC kot vzorci, varjeni z elektrodo E2 iz krivulj OCP (tabela 5).Zato se anodno območje začne pri nižjem potencialu.Ta sprememba je predvsem posledica delne stabilizacije pasivacijske plasti, oblikovane na površini vzorca, in katodne polarizacije, ki se pojavi, preden je dosežena popolna stabilizacija OCP89.Na sl.12a in b prikazujeta slike 3D optičnega profilerja eksperimentalno korodiranih vzorcev pri različnih pogojih varjenja.Vidimo lahko, da se velikost luknjičaste korozije vzorcev povečuje z nižjim potencialom luknjičaste korozije, ki ga ustvari visok varilni tok 110 A (slika 12b), kar je primerljivo z velikostjo luknjičaste korozije, pridobljeno za zvare z nižjim razmerjem varilnega toka 90 A. (slika 12a).To potrjuje trditev Mohammeda90, da se na površini vzorca oblikujejo drsni pasovi, ki uničijo površinski pasivacijski film z izpostavitvijo substrata 3,5-odstotni raztopini NaCl, tako da klorid začne napadati, kar povzroči raztapljanje materiala.
Analiza SEM-EDS v tabeli 4 kaže, da so vrednosti PREN vsake avstenitne faze višje od vrednosti ferita v vseh zvarih in BM.Začetek luknjanja na vmesniku ferit/avstenit pospeši uničenje plasti pasivnega materiala zaradi nehomogenosti in segregacije elementov, ki se pojavljajo na teh področjih91.V nasprotju z avstenitno fazo, kjer je vrednost ekvivalenta odpornosti proti luknjičastim luknjam (PRE) višja, je začetek luknjičaste faze v feritni fazi posledica nižje vrednosti PRE (tabela 4).Zdi se, da avstenitna faza vsebuje znatno količino avstenitnega stabilizatorja (topnost dušika), ki zagotavlja višjo koncentracijo tega elementa in s tem večjo odpornost proti luknjastim luknjam92.
Na sl.Slika 13 prikazuje temperaturne krivulje kritične luknjičaste luknjice za zvare E1, E2 in C.Glede na to, da se je gostota toka povečala na 100 µA/cm2 zaradi luknjičaste luknjice med preskusom ASTM, je jasno, da je @110A zvar z E1 pokazal minimalno kritično temperaturo luknjanja 27,5°C, čemur sledi E2 @90A spajkanje kaže CPT 40 °C, v primeru C@110A pa je najvišja CPT 41 °C.Opaženi rezultati se dobro ujemajo z opaženimi rezultati polarizacijskih testov.
Mehanske lastnosti in korozijsko obnašanje dupleksnih zvarov iz nerjavnega jekla so raziskali z uporabo novih elektrod E1 in E2.Alkalna elektroda (E1) in kisla elektroda (E2), uporabljeni v postopku SMAW, sta bili uspešno prevlečeni s sestavo fluksa s skupnim razmerjem pokritosti 1,7 mm in alkalnim indeksom 2,40 oziroma 0,40.Ocenjena je bila toplotna stabilnost fluksov, pripravljenih s TGA v inertnem mediju.Prisotnost visoke vsebnosti TiO2 (%) v matrici talila je izboljšala odstranjevanje žlindre z zvarov za elektrode, prevlečene s kislim talilom (E2), v primerjavi z elektrodami, prevlečenimi z bazičnim talilom (E1).Čeprav imata dve prevlečeni elektrodi (E1 in E2) dobro sposobnost zagona obloka.Pogoji varjenja, zlasti vnos toplote, varilni tok in hitrost, igrajo ključno vlogo pri doseganju ravnovesja avstenit/ferit faz zvarov DSS 2205 in odličnih mehanskih lastnosti zvara.Spoji, zvarjeni z elektrodo E1, so pokazali odlične natezne lastnosti (strig 0,2 % YS = 497 MPa in UTS = 732 MPa), kar potrjuje, da imajo bazične elektrode, prevlečene s talilom, visok indeks bazičnosti v primerjavi z elektrodami, prevlečenimi s kislinskim talilom.Elektrode imajo boljše mehanske lastnosti z nizko alkalnostjo.Očitno je, da v zvarnih spojih elektrod z novo prevleko (E1 in E2) ni ravnotežja feritno-avstenitne faze, kar smo razkrili z OES in SEM-EDS analizo zvara in kvantificirali z volumskim deležem v zvar.Metalografija je potrdila njihovo študijo SEM.mikrostrukture.To je predvsem posledica izčrpanosti legirnih elementov, kot sta Cr in Mo, ter možnega sproščanja Cr2N med varjenjem, kar potrjuje EDS linijsko skeniranje.To je dodatno podprto z nizkimi vrednostmi trdote, opaženimi pri zvarih z elektrodama E1 in E2 zaradi nizkega deleža ferita in legirnih elementov v jekleni strukturi.Dokazni korozijski potencial (Ecorr) zvarov z elektrodo E1 se je izkazal za nekoliko manj odpornega proti koroziji v raztopini v primerjavi z zvari z elektrodo E2.To potrjuje učinkovitost na novo razvitih elektrod v zvarih, preizkušenih v okolju s 3,5 % NaCl brez zlitine mešanice talil.Sklepamo lahko, da korozijska odpornost v simuliranem morskem okolju narašča z zmanjševanjem varilnega toka.Tako je bilo izločanje karbidov in nitridov ter posledično zmanjšanje korozijske odpornosti zvarnih spojev z elektrodami E1 in E2 pojasnjeno s povečanim varilnim tokom, kar je povzročilo neravnovesje v faznem ravnovesju zvarnih spojev iz dvonamenskih jekel.
Na zahtevo bo podatke za to študijo zagotovil ustrezni avtor.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. in Liimatainen J. Mikrostruktura super dupleksnega nerjavečega jekla, oblikovanega z vročim izostatičnim stiskanjem praškaste metalurgije pri industrijski toplotni obdelavi.Kovina.alma mater.trans.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. in Kitagawa Y. Nadzor mikrostrukture pri spajanju sodobnih nerjavnih jekel.V Processing New Materials for Advanced Electromagnetic Energy, 419–422 (2005).
Smook O. Mikrostruktura in lastnosti super dupleks nerjavnih jekel sodobne prašne metalurgije.Kraljevi inštitut za tehnologijo (2004)
Lotto, TR in Babalola, P. Polarizacijsko korozijsko obnašanje in mikrostrukturna analiza kompozitov AA1070 iz aluminija in silicijevega karbida pri koncentracijah kislinskega klorida.Prepričljiv inženir.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. in Ferro P. Postopek varjenja, mikrostrukturne spremembe in končne lastnosti dupleksnih in super dupleksnih nerjavnih jekel.Dvostransko nerjavno jeklo 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. in Karaaslan A. Vpliv časa žarjenja in hitrosti ohlajanja na postopek nanašanja dvofaznih jekel, odpornih proti koroziji.Kovina.znanost.toplotna obdelava.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S in Ravi K. Razvoj vitkih dupleksnih nerjavnih jekel (LDSS) z odličnimi mehanskimi in korozijskimi lastnostmi v laboratoriju.Napredna alma mater.rezervoar za shranjevanje.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. in Isgor OB Metalurške in elektrokemijske lastnosti super dupleksnih plastenj iz nerjavečega jekla na substratih iz mehkega jekla, pridobljenih z laserskim legiranjem v plasti prahu.znanost.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. in Kuroda, K. Prizadevanja za varčevanje niklja v avstenitnih nerjavnih jeklih.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. in Gonome F. Razvoj nove serije vitkih dupleksnih nerjavnih jekel.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. Tehnično poročilo NIPPON Steel št. 126 (2021).