Chemische samenstelling van 321 roestvrijstalen spiraalbuis Mechanische eigenschappen en corrosiegedrag van een duplex roestvrijstalen las met een nieuwe elektrode

Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com.U gebruikt een browserversie met beperkte CSS-ondersteuning.Voor de beste ervaring raden wij u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen).Om voortdurende ondersteuning te garanderen, tonen we de site bovendien zonder stijlen en JavaScript.
Sliders met drie artikelen per dia.Gebruik de knoppen Vorige en Volgende om door de dia's te bladeren, of de knoppen op de schuifregelaar aan het einde om door elke dia te bladeren.

Roestvrij staal 321 spiraalbuis chemische samenstelling

De chemische samenstelling van 321 roestvrijstalen spiraalbuizen is als volgt:
- Koolstof: maximaal 0,08%
- Mangaan: maximaal 2,00%
- Nikkel: 9,00% min

Roestvrij staal 321 Mechanische eigenschappen van spiraalbuis

Volgens de fabrikant van roestvrijstalen 321 spiraalbuizen worden de mechanische eigenschappen van roestvrijstalen 321 spiraalbuizen hieronder weergegeven: Treksterkte (psi) Treksterkte (psi) Rek (%)

Toepassingen en gebruik van roestvrijstalen 321 spiraalbuis

In veel technische toepassingen zijn de mechanische en corrosie-eigenschappen van duplex roestvrijstalen (DSS) gelaste constructies de belangrijkste factoren.De huidige studie onderzocht de mechanische eigenschappen en corrosieweerstand van duplex roestvrijstalen lassen in een omgeving die 3,5% NaCl simuleert met behulp van een speciaal ontworpen nieuwe elektrode zonder toevoeging van legeringselementen aan de fluxmonsters.Op de elektroden E1 en E2 werden respectievelijk twee verschillende soorten vloeimiddelen met een basisindex van 2,40 en 0,40 gebruikt voor het lassen van DSS-platen.De thermische stabiliteit van de fluxsamenstellingen werd geëvalueerd met behulp van thermogravimetrische analyse.De chemische samenstelling en de mechanische en corrosie-eigenschappen van de lasverbindingen werden beoordeeld met behulp van emissiespectroscopie volgens verschillende ASTM-normen.Röntgendiffractie wordt gebruikt om de fasen te bepalen die aanwezig zijn in DSS-lassen, en scanning-elektron met EDS wordt gebruikt om de microstructuur van lassen te inspecteren.De treksterkte van lasverbindingen gemaakt met E1-elektroden lag binnen 715-732 MPa, bij E2-elektroden – 606-687 MPa.De lasstroom is verhoogd van 90 A naar 110 A en ook de hardheid is verhoogd.Lasverbindingen met E1-elektroden bekleed met basische vloeimiddelen hebben betere mechanische eigenschappen.De staalconstructie heeft een hoge corrosieweerstand in een 3,5% NaCl-omgeving.Dit bevestigt de bruikbaarheid van lasverbindingen gemaakt met nieuw ontwikkelde elektroden.De resultaten worden besproken in termen van de uitputting van legeringselementen zoals Cr en Mo, waargenomen bij lassen met gecoate elektroden E1 en E2, en het vrijkomen van Cr2N in lassen gemaakt met behulp van de elektroden E1 en E2.
Historisch gezien dateert de eerste officiële vermelding van duplex roestvrij staal (DSS) uit 1927, toen het alleen voor bepaalde gietstukken werd gebruikt en niet in de meeste technische toepassingen werd gebruikt vanwege het hoge koolstofgehalte1.Maar vervolgens werd het standaard koolstofgehalte teruggebracht tot een maximale waarde van 0,03%, en deze staalsoorten werden op grote schaal gebruikt op verschillende gebieden2,3.DSS is een familie legeringen met ongeveer gelijke hoeveelheden ferriet en austeniet.Onderzoek heeft aangetoond dat de ferritische fase in DSS uitstekende bescherming biedt tegen door chloride veroorzaakte spanningscorrosiescheuren (SCC), wat in de 20e eeuw een belangrijk probleem was voor austenitisch roestvast staal (ASS).Aan de andere kant groeit in sommige technische en andere sectoren4 de vraag naar opslag met wel 20% per jaar.Dit innovatieve staal met een tweefasige austenitisch-ferritische structuur kan worden verkregen door een geschikte samenstellingskeuze, fysisch-chemische en thermomechanische raffinage.Vergeleken met eenfasig roestvast staal heeft DSS een hogere vloeigrens en een superieur vermogen om SCC5, 6, 7, 8 te weerstaan. De duplexstructuur geeft deze staalsoorten een onovertroffen sterkte, taaiheid en verhoogde corrosieweerstand in agressieve omgevingen die zuren, zuurchloriden, zeewater en corrosieve chemicaliën9.Als gevolg van de jaarlijkse prijsschommelingen van nikkel (Ni)-legeringen op de algemene markt heeft de DSS-structuur, vooral het type met een laag nikkelgehalte (magere DSS), veel uitstekende prestaties behaald in vergelijking met Face Centered Cubic (FCC) ijzer10, 11. De belangrijkste Het probleem van ASE-ontwerpen is dat ze worden blootgesteld aan verschillende zware omstandigheden.Daarom proberen verschillende technische afdelingen en bedrijven alternatieve roestvaste staalsoorten met een laag nikkelgehalte (Ni) te promoten die net zo goed of beter presteren dan traditionele ASS met geschikte lasbaarheid en worden gebruikt in industriële toepassingen zoals zeewaterwarmtewisselaars en de chemische industrie.container 13 voor omgevingen met een hoge concentratie chloriden.
In de moderne technologische vooruitgang speelt de lasproductie een cruciale rol.Typisch worden DSS-constructiedelen verbonden door gasbeschermd booglassen of gasbeschermd booglassen.De las wordt voornamelijk beïnvloed door de samenstelling van de elektrode die voor het lassen wordt gebruikt.Laselektroden bestaan ​​uit twee delen: metaal en flux.Meestal zijn elektroden bedekt met vloeimiddel, een mengsel van metalen die, wanneer ze worden afgebroken, gassen vrijgeven en een beschermende slak vormen om de las tegen vervuiling te beschermen, de stabiliteit van de boog te vergroten en een legeringscomponent toe te voegen om de kwaliteit van het lassen te verbeteren14 .Gietijzer, aluminium, roestvrij staal, zacht staal, hoogwaardig staal, koper, messing en brons zijn enkele van de laselektrodemetalen, terwijl cellulose, ijzerpoeder en waterstof enkele van de gebruikte vloeimiddelen zijn.Soms worden ook natrium, titanium en kalium aan het fluxmengsel toegevoegd.
Sommige onderzoekers hebben geprobeerd het effect van de elektrodeconfiguratie op de mechanische en corrosie-integriteit van gelaste staalconstructies te bestuderen.Singh et al.15 onderzocht het effect van de fluxsamenstelling op de rek en treksterkte van lassen gelast door ondergedompeld booglassen.De resultaten laten zien dat CaF2 en NiO de belangrijkste determinanten zijn van de treksterkte in vergelijking met de aanwezigheid van FeMn.Chirag et al.16 onderzochten SMAW-verbindingen door de concentratie rutiel (TiO2) in een elektrodefluxmengsel te variëren.Er werd gevonden dat de eigenschappen van microhardheid toenamen als gevolg van een toename van het percentage en de migratie van koolstof en silicium.Kumar [17] bestudeerde het ontwerp en de ontwikkeling van geagglomereerde vloeimiddelen voor het onderpoederlassen van staalplaten.Nwigbo en Atuanya18 onderzochten het gebruik van kaliumrijke natriumsilicaatbindmiddelen voor de productie van booglasvloeimiddelen en vonden lassen met een hoge treksterkte van 430 MPa en een acceptabele korrelstructuur.Lothongkum et al.19 gebruikten een potentiokinetische methode om de volumefractie van austeniet in duplex roestvrij staal 28Cr–7Ni–O–0,34N te bestuderen in een met lucht verzadigde NaCl-oplossing bij een concentratie van 3,5 gew.%.onder pH-omstandigheden.en 27°C.Zowel duplex- als microduplex roestvast staal vertonen hetzelfde effect van stikstof op het corrosiegedrag.Stikstof had geen invloed op het corrosiepotentieel of de corrosiesnelheid bij pH 7 en 10, maar het corrosiepotentieel bij pH 10 was echter lager dan bij pH 7. Aan de andere kant begon het potentieel bij alle onderzochte pH-niveaus toe te nemen met een toenemend stikstofgehalte. .Lacerda et al.20 bestudeerden putvorming in duplex roestvast staal UNS S31803 en UNS S32304 in 3,5% NaCl-oplossing met behulp van cyclische potentiodynamische polarisatie.In een 3,5 gew.% oplossing van NaCl werden op de twee onderzochte staalplaten sporen van putjes aangetroffen.UNS S31803-staal heeft een hoger corrosiepotentieel (Ecorr), putpotentiaal (Epit) en polarisatieweerstand (Rp) dan UNS S32304-staal.UNS S31803-staal heeft een hogere repassiviteit dan UNS S32304-staal.Volgens een onderzoek van Jiang et al.[21] omvat de reactivatiepiek die overeenkomt met de dubbele fase (austeniet- en ferrietfase) van duplex roestvrij staal tot 65% van de ferrietsamenstelling, en de reactiveringsstroomdichtheid van ferriet neemt toe met toenemende warmtebehandelingstijd.Het is bekend dat de austenitische en ferritische fasen verschillende elektrochemische reacties vertonen bij verschillende elektrochemische potentiëlen21,22,23,24.Abdo et al.25 gebruikten potentiodynamische metingen van polarisatiespectroscopie en elektrochemische impedantiespectroscopie om de elektrochemisch geïnduceerde corrosie van lasergelaste 2205 DSS-legering in kunstmatig zeewater (3,5% NaCl) te bestuderen onder omstandigheden van variërende zuurgraad en alkaliteit.Op de blootgestelde oppervlakken van de geteste DSS-monsters werd putcorrosie waargenomen.Op basis van deze bevindingen werd vastgesteld dat er een proportioneel verband bestaat tussen de pH van het oplossende medium en de weerstand van de film die wordt gevormd tijdens het proces van ladingsoverdracht, wat een directe invloed heeft op de vorming van putjes en de specificatie ervan.Het doel van deze studie was om te begrijpen hoe een nieuw ontwikkelde samenstelling van de laselektroden de mechanische en slijtvaste integriteit van gelaste DSS 2205 in een 3,5% NaCl-omgeving beïnvloedt.
De fluxmineralen (ingrediënten) die in de formuleringen voor de elektrodecoating werden gebruikt, waren calciumcarbonaat (CaCO3) uit Obajana District, Kogi State, Nigeria, calciumfluoride (CaF2) uit Taraba State, Nigeria, siliciumdioxide (SiO2), talkpoeder (Mg3Si4O10(OH ) )2) en rutiel (TiO2) werden verkregen van Jos, Nigeria, en kaolien (Al2(OH)4Si2O5) werd verkregen van Kankara, Katsina State, Nigeria.Kaliumsilicaat wordt als bindmiddel gebruikt en wordt verkregen uit India.
Zoals weergegeven in Tabel 1 werden de samenstellende oxiden onafhankelijk gewogen op een digitale balans.Vervolgens werd het gedurende 30 minuten gemengd met een kaliumsilicaatbindmiddel (23 gew.%) in een elektrische mixer (model: 641-048) van Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) om een ​​homogene halfvaste pasta te verkrijgen.Het natte gemengde vloeimiddel wordt vanuit de briketmachine in een cilindrische vorm geperst en in de extrusiekamer gevoerd met een druk van 80 tot 100 kg/cm2, en vanuit de draadaanvoerkamer in de roestvrijstalen draadextruder met een diameter van 3,15 mm gevoerd.De flux wordt door een mondstuk-/matrijssysteem gevoerd en in de extruder geïnjecteerd om de elektroden te extruderen.Er werd een dekkingsfactor van 1,70 mm verkregen, waarbij de dekkingsfactor wordt gedefinieerd als de verhouding van de elektrodediameter tot de strengdiameter.Vervolgens werden de beklede elektroden 24 uur aan de lucht gedroogd en vervolgens gedurende 2 uur gecalcineerd in een moffeloven (model PH-248-0571/5448) bij 150–250 °C\(-\).Gebruik de vergelijking om de alkaliteit van de stroom te berekenen.(1) 26;
De thermische stabiliteit van fluxmonsters van samenstellingen El en E2 werd bepaald met behulp van thermogravimetrische analyse (TGA).Een monster van ongeveer 25,33 mg flux werd voor analyse in de TGA geladen.De experimenten werden uitgevoerd in een inert medium verkregen door een continue stroom N2 met een snelheid van 60 ml/min.Het monster werd verwarmd van 30°C tot 1000°C met een verwarmingssnelheid van 10°C/min.Volgens de methoden genoemd door Wang et al.27, Xu et al.28 en Dagwa et al.29 werden de thermische ontleding en het gewichtsverlies van de monsters bij bepaalde temperaturen beoordeeld aan de hand van TGA-grafieken.
Verwerk twee DSS-platen van 300 x 60 x 6 mm ter voorbereiding op het solderen.De V-groef is ontworpen met een wortelopening van 3 mm, een wortelgat van 2 mm en een groefhoek van 60°.De plaat werd vervolgens gespoeld met aceton om mogelijke verontreinigingen te verwijderen.Las de platen met behulp van een afgeschermde metalen booglasser (SMAW) met gelijkstroomelektrode positieve polariteit (DCEP) met behulp van beklede elektroden (E1 en E2) en een referentie-elektrode (C) met een diameter van 3,15 mm.Electrical Discharge Machining (EDM) (Model: Excetek-V400) werd gebruikt om gelaste stalen exemplaren machinaal te bewerken voor mechanische tests en corrosiekarakterisering.Tabel 2 toont de voorbeeldcode en beschrijving, en Tabel 3 toont de verschillende lasparameters die worden gebruikt om de DSS-plaat te lassen.Vergelijking (2) wordt gebruikt om de overeenkomstige warmte-inbreng te berekenen.
Met behulp van een Bruker Q8 MAGELLAN optische emissiespectrometer (OES) met een golflengte van 110 tot 800 nm en SQL-databasesoftware werd de chemische samenstelling van lasverbindingen van elektroden E1, E2 en C, evenals monsters van het basismetaal, bepaald.maakt gebruik van de opening tussen de elektrode en het te testen metaalmonster. Genereert elektrische energie in de vorm van een vonk.Een monster van de componenten wordt verdampt en gespoten, gevolgd door atomaire excitatie, waardoor vervolgens een specifiek lijnenspectrum wordt uitgezonden31.Voor kwalitatieve analyse van het monster meet de fotomultiplicatorbuis de aanwezigheid van een specifiek spectrum voor elk element, evenals de intensiteit van het spectrum.Gebruik vervolgens de vergelijking om het equivalente putweerstandsgetal (PREN) te berekenen.(3) Verhouding 32 en het toestandsdiagram van de WRC uit 1992 worden gebruikt om de chroom- en nikkelequivalenten (Creq en Nieq) uit de vergelijkingen te berekenen.(4) en (5) zijn respectievelijk 33 en 34;
Merk op dat PREN alleen rekening houdt met de positieve impact van de drie hoofdelementen Cr, Mo en N, terwijl de stikstoffactor x in het bereik van 16-30 ligt.Meestal wordt x gekozen uit de lijst van 16, 20 of 30. Bij onderzoek naar duplex roestvast staal wordt meestal een tussenwaarde van 20 gebruikt om de PREN35,36-waarden te berekenen.
Lasverbindingen gemaakt met behulp van verschillende elektroden werden op treksterkte getest op een universele testmachine (Instron 8800 UTM) bij een reksnelheid van 0,5 mm/min in overeenstemming met ASTM E8-21.Treksterkte (UTS), 0,2% schuifvloeigrens (YS) en rek werden berekend volgens ASTM E8-2137.
DSS 2205-lasnaden werden eerst geslepen en gepolijst met verschillende korrelgroottes (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 en 1200) voordat de hardheid werd geanalyseerd.Er werden lasmonsters gemaakt met de elektroden E1, E2 en C. De hardheid wordt gemeten op tien (10) punten vanaf het midden van de las tot het basismetaal met een interval van 1 mm.
Röntgendiffractometer (D8 Discover, Bruker, Duitsland) geconfigureerd met Bruker XRD Commander-software voor gegevensverzameling en Fe-gefilterde Cu-K-α-straling met een energie van 8,04 keV, overeenkomend met een golflengte van 1,5406 Å en een scansnelheid van 3 ° Scanbereik (2θ) min-1 is 38 tot 103° voor faseanalyse met E1-, E2- en C- en BM-elektroden aanwezig in DSS-lassen.De Rietveld-verfijningsmethode werd gebruikt om samenstellende fasen te indexeren met behulp van de MAUD-software beschreven door Lutterotti39.Gebaseerd op ASTM E1245-03 werd een kwantitatieve metallografische analyse van microscopische beelden van de lasverbindingen van de elektroden E1, E2 en C uitgevoerd met behulp van Image J40-software.De resultaten van de berekening van de volumefractie van de ferriet-austenitische fase, hun gemiddelde waarde en afwijking worden gegeven in de tabel.5. Zoals weergegeven in de voorbeeldconfiguratie in Fig.6d werd optische microscopie (OM) analyse uitgevoerd op PM en lasverbindingen met elektroden E1 en E2 om de morfologie van de monsters te bestuderen.De monsters werden gepolijst met siliciumcarbide (SiC) schuurpapier met korrel 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 en 2000.De monsters werden vervolgens elektrolytisch geëtst in een 10% waterige oxaalzuuroplossing bij kamertemperatuur en een spanning van 5 V gedurende 10 seconden en op een LEICA DM 2500 M optische microscoop geplaatst voor morfologische karakterisering.Verder polijsten van het monster werd uitgevoerd met behulp van siliciumcarbide (SiC)-papier met korrel 2500 voor SEM-BSE-analyse.Bovendien werden de lasverbindingen onderzocht op microstructuur met behulp van een veldemissie-scanning-elektronenmicroscoop (SEM) met ultrahoge resolutie (FEI NOVA NANOSEM 430, VS) uitgerust met een EMF.Een monster van 20 x 10 x 6 mm werd gemalen met behulp van verschillende SiC-schuurpapieren, variërend in grootte van 120 tot 2500. De monsters werden elektrolytisch geëtst in 40 g NaOH en 100 ml gedestilleerd water bij een spanning van 5 V gedurende 15 seconden, en vervolgens gemonteerd op een monsterhouder, gelegen in de SEM-kamer, voor het analyseren van monsters na het spoelen van de kamer met stikstof.Een elektronenbundel gegenereerd door een verwarmde wolfraamgloeidraad creëert een rooster op het monster om beelden met verschillende vergrotingen te produceren, en EMF-resultaten zijn verkregen met behulp van de methoden van Roche et al.41 en Mokobi 42 .
Een elektrochemische potentiodynamische polarisatiemethode volgens ASTM G59-9743 en ASTM G5-1444 werd gebruikt om het degradatiepotentieel van DSS 2205-platen gelast met E1-, E2- en C-elektroden in een 3,5% NaCl-omgeving te evalueren.Elektrochemische tests werden uitgevoerd met behulp van een computergestuurd Potentiostat-Galvanostat/ZRA-apparaat (model: PC4/750, Gamry Instruments, VS).Elektrochemische tests werden uitgevoerd op een testopstelling met drie elektroden: DSS 2205 als werkelektrode, verzadigde calomelelektrode (SCE) als referentie-elektrode en grafietstaaf als tegenelektrode.De metingen werden uitgevoerd met behulp van een elektrochemische cel, waarbij het werkingsgebied van de oplossing het oppervlak van de werkelektrode 0,78 cm2 was.Metingen werden uitgevoerd tussen -1,0 V tot +1,6 V-potentialen op een vooraf gestabiliseerde OCP (ten opzichte van OCP) bij een scansnelheid van 1,0 mV/s.
Er werden elektrochemische putcorrosietests uitgevoerd in 3,5% NaCl om de putweerstand te evalueren van lassen gemaakt met E1-, E2- en C-elektroden.duidelijk over het putcorrosiepotentieel in de PB (tussen de passieve en transpassieve gebieden), en gelaste monsters met E1, E2, Elektroden C. Daarom worden CPT-metingen uitgevoerd om het putcorrosiepotentieel van lastoevoegmaterialen nauwkeurig te bepalen.CPT-tests werden uitgevoerd in overeenstemming met duplex roestvrijstalen lasrapporten45 en ASTM G150-1846.Van elk van de te lassen staalsoorten (S-110A, E1-110A, E2-90A) werden monsters met een oppervlakte van 1 cm2 gesneden, inclusief de basis-, las- en HAZ-zones.De monsters werden gepolijst met behulp van schuurpapier en een aluminiumoxidepoederslurry van 1 µm in overeenstemming met standaard metallografische monstervoorbereidingsprocedures.Na het polijsten werden de monsters gedurende 2 minuten ultrasoon gereinigd in aceton.Een 3,5% NaCl-testoplossing werd aan de CPT-testcel toegevoegd en de begintemperatuur werd met behulp van een thermostaat (Neslab RTE-111) op 25°C ingesteld.Nadat de initiële testtemperatuur van 25°C was bereikt, werd het Ar-gas gedurende 15 minuten doorgeblazen, vervolgens werden de monsters in de cel geplaatst en werd de OCF gedurende 15 minuten gemeten.Het monster werd vervolgens gepolariseerd door een spanning van 0,3 V aan te leggen bij een begintemperatuur van 25°C, en de stroom werd gedurende 10 minuten gemeten45.Begin met het verwarmen van de oplossing met een snelheid van 1 °C/min tot 50 °C.Tijdens het verwarmen van de testoplossing wordt de temperatuursensor gebruikt om continu de temperatuur van de oplossing te bewaken en tijd- en temperatuurgegevens op te slaan, en de potentiostaat/galvanostaat wordt gebruikt om de stroom te meten.Als tegenelektrode werd een grafietelektrode gebruikt en alle potentiaalwaarden werden gemeten ten opzichte van de Ag/AgCl-referentie-elektrode.Gedurende de gehele test werd een argonspoeling uitgevoerd.
Op afb.1 toont de samenstelling (in gewichtspercentages) van de fluxcomponenten F1 en F2 die worden gebruikt voor de productie van respectievelijk alkalische (El) en zure (E2) elektroden.De flux basiciteitsindex wordt gebruikt om de mechanische en metallurgische eigenschappen van lasverbindingen te voorspellen.F1 is de component van de flux die wordt gebruikt om de E1-elektroden te coaten, die alkalische flux wordt genoemd omdat de basisindex > 1,2 is (dwz 2,40), en F2 is de flux die wordt gebruikt om de E2-elektroden te coaten, die vanwege zijn basiciteit zure flux wordt genoemd. index < 0,9 (dwz 2,40).0,40).Het is duidelijk dat elektroden bekleed met basische vloeimiddelen in de meeste gevallen betere mechanische eigenschappen hebben dan elektroden bekleed met zure vloeimiddelen.Deze karakteristiek is een functie van de dominantie van het basisoxide in het fluxsamenstellingssysteem voor elektrode El.Integendeel, de slakverwijdering (afscheidbaarheid) en de lage spatten die worden waargenomen in verbindingen die zijn gelast met E2-elektroden zijn kenmerkend voor elektroden met een zure fluxcoating met een hoog rutielgehalte.Deze waarneming komt overeen met de bevindingen van Gill47 dat het effect van het rutielgehalte op de losmaakbaarheid van slak en de lage spatten van met zuurflux beklede elektroden bijdragen aan het snel bevriezen van slak.Kaolien in het fluxsysteem dat werd gebruikt om de elektroden E1 en E2 te bekleden, werd als smeermiddel gebruikt, en talkpoeder verbeterde de extrudeerbaarheid van de elektroden.Kaliumsilicaatbindmiddelen in fluxsystemen dragen bij aan een betere boogontsteking en prestatiestabiliteit, en verbeteren, naast hun adhesieve eigenschappen, de slakafscheiding in gelaste producten.Omdat CaCO3 een netto-breker (slakbreker) is in het vloeimiddel en tijdens het lassen de neiging heeft om veel rook te genereren als gevolg van thermische ontbinding in CaO en ongeveer 44% CO2, helpt TiO2 (als netto-builder/slakvormer) de hoeveelheid te verminderen. van rook tijdens het lassen.lassen en zo de losmaakbaarheid van de slak verbeteren, zoals voorgesteld door Jing et al.48.Fluorine Flux (CaF2) is een chemisch agressieve flux die de reinheid van soldeer verbetert.Jastrzębska et al.49 rapporteerde het effect van de fluoridesamenstelling van deze vloeimiddelsamenstelling op de lasreinheidseigenschappen.Normaal gesproken wordt vloeimiddel aan het lasgebied toegevoegd om de boogstabiliteit te verbeteren, legeringselementen toe te voegen, slak op te bouwen, de productiviteit te verhogen en de kwaliteit van het smeltbad te verbeteren 50.
De TGA-DTG-curven getoond in Fig.Figuren 2a en 2b tonen een gewichtsverlies in drie fasen bij verwarming in het temperatuurbereik van 30–1000 °C in een stikstofatmosfeer.De resultaten in Figuren 2a en b laten zien dat voor basische en zure fluxmonsters de TGA-curve recht naar beneden daalt totdat deze uiteindelijk parallel wordt aan de temperatuuras, respectievelijk rond 866,49°C en 849,10°C.Gewichtsverlies van 1,30% en 0,81% aan het begin van de TGA-curven in figuren 2a en 2b is het gevolg van vocht dat wordt geabsorbeerd door de fluxcomponenten, evenals van verdamping en uitdroging van oppervlaktevocht.De belangrijkste ontledingen van monsters van de hoofdflux in de tweede en derde fase in Fig.2a trad op in het temperatuurbereik van 619,45°C – 766,36°C en 766,36°C – 866,49°C, en het percentage van hun gewichtsverlies was 2,84 en 9,48%.respectievelijk.Terwijl voor de zure fluxmonsters in figuur 7b, die zich in het temperatuurbereik van 665,23 °C – 745,37 °C en 745,37 °C – 849,10 °C bevonden, hun percentage gewichtsverlies respectievelijk 0,81 en 6,73% bedroeg, wat werd toegeschreven aan thermische ontleding.Omdat de fluxcomponenten anorganisch zijn, zijn de vluchtige stoffen beperkt tot het fluxmengsel.Daarom zijn reductie en oxidatie verschrikkelijk.Dit komt overeen met de resultaten van Balogun et al.51, Kamli et al.52 en Adeleke et al.53.De som van het massaverlies van het fluxmonster waargenomen in Fig.2a en 2b bedragen respectievelijk 13,26% en 8,43%.Minder massaverlies van fluxmonsters in Fig.2b is te wijten aan de hoge smeltpunten van TiO2 en SiO2 (respectievelijk 1843 en 1710°C) als de belangrijkste oxiden waaruit het fluxmengsel bestaat54,55, terwijl TiO2 en SiO2 lagere smeltpunten hebben.smeltpunt Primair oxide: CaCO3 (825 °C) in het fluxmonster in Fig.2a56.Deze veranderingen in het smeltpunt van primaire oxiden in fluxmengsels worden goed gerapporteerd door Shi et al.54, Ringdalen et al.55 en Du et al.56.Door het continue gewichtsverlies in figuren 2a en 2b waar te nemen, kan worden geconcludeerd dat de fluxmonsters die worden gebruikt in de E1- en E2-elektrodecoatings een ontleding in één stap ondergaan, zoals gesuggereerd door Brown57.Het temperatuurbereik van het proces kan worden afgeleid uit de afgeleide curven (gew.%) in Fig.2a en b.Omdat de TGA-curve de specifieke temperatuur waarbij het fluxsysteem faseverandering en kristallisatie ondergaat niet nauwkeurig kan beschrijven, wordt de TGA-afgeleide gebruikt om de exacte temperatuurwaarde van elk fenomeen (faseverandering) als een endotherme piek te bepalen om het fluxsysteem voor te bereiden.
TGA-DTG-curven die de thermische ontleding tonen van (a) alkalische flux voor E1-elektrodecoating en (b) zure flux voor E2-elektrodecoating.
Tabel 4 toont de resultaten van spectrofotometrische analyse en SEM-EDS-analyse van DSS 2205-basismetaal en lassen gemaakt met behulp van E1-, E2- en C-elektroden.Uit E1 en E2 bleek dat het gehalte aan chroom (Cr) scherp daalde naar respectievelijk 18,94 en 17,04%, en het gehalte aan molybdeen (Mo) respectievelijk 0,06 en 0,08%.de waarden van lassen met elektroden E1 en E2 zijn lager.Dit komt enigszins overeen met de berekende PREN-waarde voor de ferritisch-austenitische fase uit de SEM-EDS-analyse.Daarom is te zien dat putcorrosie begint in het stadium met lage PREN-waarden (lassen van E1 en E2), in principe zoals beschreven in Tabel 4. Dit is indicatief voor uitputting en mogelijke precipitatie van de legering in de las.Vervolgens wordt de vermindering van het gehalte aan Cr- en Mo-legeringselementen in lassen geproduceerd met behulp van de elektroden E1 en E2 en hun lage put-equivalentwaarden (PREN) weergegeven in Tabel 4, wat een probleem creëert voor het handhaven van de weerstand in agressieve omgevingen, vooral in chlorideomgevingen.-bevattende omgeving.Het relatief hoge nikkelgehalte (Ni) van 11,14% en de toegestane limiet van het mangaangehalte in de lasverbindingen van de E1- en E2-elektroden kunnen een positief effect hebben gehad op de mechanische eigenschappen van lasverbindingen die worden gebruikt in omstandigheden die zeewater simuleren (Fig. 3 ).zijn gemaakt met behulp van het werk van Yuan en Oy58 en Jing et al.48 over het effect van samenstellingen met een hoog nikkel- en mangaangehalte op het verbeteren van de mechanische eigenschappen van DSS-gelaste constructies onder zware bedrijfsomstandigheden.
Trektestresultaten voor (a) UTS en 0,2% doorzakking YS en (b) uniforme en volledige rek en hun standaardafwijkingen.
De sterkte-eigenschappen van het basismateriaal (BM) en lasverbindingen gemaakt van de ontwikkelde elektroden (E1 en E2) en een in de handel verkrijgbare elektrode (C) werden geëvalueerd bij twee verschillende lasstromen van 90 A en 110 A. 3(a) en (b) toon UTS, YS met een offset van 0,2%, samen met hun rek- en standaardafwijkingsgegevens.De UTS en YS compenseren de resultaten van 0,2% verkregen uit Fig.3a toont de optimale waarden voor monster nr.1 (BM), monsternr.3 (las E1), monsternr.5 (las E2) en monsternr.6 (lassen met C) zijn respectievelijk 878 en 616 MPa, 732 en 497 MPa, 687 en 461 MPa en 769 en 549 MPa, en hun respectieve standaardafwijkingen.Vanaf afb.110 A) zijn monsters met respectievelijk de nummers 1, 2, 3, 6 en 7, met minimaal aanbevolen trekeigenschappen van meer dan 450 MPa in de trekproef en 620 MPa in de trekproef voorgesteld door Grocki32.De verlenging van lasmonsters met elektroden E1, E2 en C, weergegeven door monsters nr. 2, nr. 3, nr. 4, nr. 5, nr. 6 en nr. 7, bij lasstromen van 90 A en 110 A, weerspiegelt respectievelijk plasticiteit en eerlijkheid.relatie tot basismetalen.De lagere rek werd verklaard door mogelijke lasdefecten of de samenstelling van de elektrodeflux (Fig. 3b).Geconcludeerd kan worden dat BM duplex roestvast staal en lasverbindingen met E1-, E2- en C-elektroden in het algemeen aanzienlijk hogere trekeigenschappen hebben vanwege hun relatief hoge nikkelgehalte (Tabel 4), maar deze eigenschap werd waargenomen bij lasverbindingen.Minder effectieve E2 wordt verkregen uit de zure samenstelling van het vloeimiddel.Gunn59 demonstreerde het effect van nikkellegeringen op het verbeteren van de mechanische eigenschappen van lasverbindingen en het beheersen van het fase-evenwicht en de elementverdeling.Dit bevestigt opnieuw het feit dat elektroden gemaakt van basische fluxsamenstellingen betere mechanische eigenschappen hebben dan elektroden gemaakt van zure fluxmengsels, zoals gesuggereerd door Bang et al.60.Er is dus een significante bijdrage geleverd aan de bestaande kennis over de eigenschappen van de lasverbinding van de nieuwe beklede elektrode (E1) met goede trekeigenschappen.
Op afb.Figuren 4a en 4b tonen de Vickers-microhardheidskarakteristieken van experimentele monsters van lasverbindingen van elektroden E1, E2 en C. 4a toont de hardheidsresultaten verkregen vanuit één richting van het monster (van WZ tot BM), en in Fig.4b toont de hardheidsresultaten verkregen aan beide zijden van het monster.De hardheidswaarden die worden verkregen tijdens het lassen van monsters nrs. 2, 3, 4 en 5, die lasverbindingen zijn met elektroden E1 en E2, kunnen te wijten zijn aan de grofkorrelige structuur tijdens het stollen in lascycli.Er werd een scherpe toename in hardheid waargenomen, zowel in de grofkorrelige HAZ als in de fijnkorrelige HAZ van alle monsters nrs. 2-7 (zie monstercodes in Tabel 2), wat kan worden verklaard door een mogelijke verandering in de microstructuur van de las als gevolg van chroomlasmonsters is rijk aan emissies (Cr23C6).Vergeleken met andere lasmonsters 2, 3, 4 en 5 zijn de hardheidswaarden van de lasverbindingen van monsters nr. 6 en 7 in Fig.4a en 4b hierboven (Tabel 2).Volgens Mohammed et al.61 en Nowacki en Lukoje62 kan dit te wijten zijn aan de hoge ferriet δ-waarde en geïnduceerde restspanningen in de las, evenals aan de uitputting van legeringselementen zoals Mo en Cr in de las.De hardheidswaarden van alle beschouwde experimentele monsters op het gebied van BM lijken consistent te zijn.De trend in de resultaten van de hardheidsanalyse van gelaste monsters komt overeen met de conclusies van andere onderzoekers61,63,64.
Hardheidswaarden van lasverbindingen van DSS-monsters (a) halve doorsnede van lasmonsters en (b) volledige doorsnede van lasverbindingen.
De verschillende fasen aanwezig in de gelaste DSS 2205 met E1-, E2- en C-elektroden werden verkregen en de XRD-spectra voor de diffractiehoek 2\(\theta\) worden getoond in figuur 5. Pieken van austeniet (\(\gamma\) ) en ferriet (\(\alpha\)) fasen werden geïdentificeerd bij diffractiehoeken van 43° en 44°, wat overtuigend bevestigt dat de lassamenstelling tweefasig 65 roestvrij staal is.dat DSS BM alleen austenitische (\(\gamma\)) en ferritische (\(\alpha\)) fasen vertoont, wat de microstructurele resultaten bevestigt die worden gepresenteerd in figuren 1 en 2. 6c, 7c en 9c.De ferritische (\(\alpha\)) fase waargenomen bij DSS BM en de hoge piek in de las aan elektrode C zijn indicatief voor de corrosieweerstand ervan, aangezien deze fase tot doel heeft de corrosieweerstand van het staal te vergroten, zoals Davison en Redmond66 hebben gedaan. Zoals gezegd stabiliseert de aanwezigheid van ferrietstabiliserende elementen, zoals Cr en Mo, effectief de passieve film van het materiaal in chloridehoudende omgevingen.Tabel 5 toont de ferriet-austenitische fase volgens kwantitatieve metallografie.De verhouding van de volumefractie van de ferriet-austenitische fase in de lasverbindingen van de elektrode C wordt ongeveer bereikt (≈1:1).De lage ferriet (\(\alpha\)) fasesamenstelling van lasverbindingen met E1- en E2-elektroden in de volumefractieresultaten (Tabel 5) duidt op een mogelijke gevoeligheid voor een corrosieve omgeving, wat werd bevestigd door elektrochemische analyse.bevestigd (Fig. 10a, b)), omdat de ferrietfase een hoge sterkte en bescherming biedt tegen door chloride geïnduceerde spanningscorrosiescheuren.Dit wordt verder bevestigd door de lage hardheidswaarden die worden waargenomen in de lassen van elektroden E1 en E2 in Fig.4a,b, die worden veroorzaakt door het lage ferrietaandeel in de staalconstructie (Tabel 5).De aanwezigheid van onevenwichtige austenitische (\(\gamma\)) en ferritische (\(\alpha\)) fasen in lasverbindingen met behulp van E2-elektroden geeft de feitelijke kwetsbaarheid van staal aan voor uniforme corrosie-aantasting.Integendeel, de XPA-spectra van tweefasige staalsoorten van lasverbindingen met E1- en C-elektroden, samen met de resultaten van BM, duiden gewoonlijk op de aanwezigheid van austenitische en ferritische stabiliserende elementen, wat het materiaal bruikbaar maakt in de bouw en de petrochemische industrie. , omdat Jimenez et al.65 betoogden;Davidson & Redmond66;Shamant en anderen67.
Optische microfoto's van lasverbindingen van E1-elektroden met verschillende lasgeometrieën: (a) HAZ toont de smeltlijn, (b) HAZ toont de smeltlijn bij hogere vergroting, (c) BM voor de ferritisch-austenitische fase, (d) lasgeometrie , (e) Toont de nabijgelegen overgangszone, (f) HAZ toont de ferritisch-austenitische fase bij grotere vergroting, (g) Laszone toont de ferritisch-austenitische fase Trekfase.
Optische microfoto's van E2-elektrodelassen bij verschillende lasgeometrieën: (a) HAZ toont de smeltlijn, (b) HAZ toont de smeltlijn bij hogere vergroting, (c) BM voor de ferritisch-austenitische bulkfase, (d) lasgeometrie, (e) ) toont de overgangszone in de omgeving, (f) HAZ toont de ferritisch-austenitische fase bij hogere vergroting, (g) laszone toont de ferritisch-austenitische fase.
Figuren 6a – c tonen bijvoorbeeld de metallografische structuur van DSS-verbindingen die zijn gelast met behulp van een E1-elektrode bij verschillende lasgeometrieën (Figuur 6d), wat aangeeft waar de optische microfoto's zijn gemaakt bij verschillende vergrotingen.Op afb.6a, b, f - overgangszones van lasverbindingen, die de fase-evenwichtsstructuur van ferriet-austeniet demonstreren.Figuren 7a-c tonen bijvoorbeeld ook de OM van een DSS-verbinding gelast met behulp van een E2-elektrode bij verschillende lasgeometrieën (Figuur 7d), die de OM-analysepunten bij verschillende vergrotingen weergeven.Op afb.7a,b,f tonen de overgangszone van een lasverbinding in ferritisch-austenitisch evenwicht.OM in de laszone (WZ) wordt getoond in Fig.1 en afb.2. Lassen voor respectievelijk de elektroden E1 en E2 6g en 7g.OM op BM wordt getoond in figuren 1 en 2. In Fig.Figuren 6c, e en 7c, e tonen het geval van lasverbindingen met respectievelijk de elektroden El en E2.Het lichte gebied is de austenietfase en het donkerzwarte gebied is de ferrietfase.Fase-evenwichten in de door hitte beïnvloede zone (HAZ) nabij de fusielijn gaven de vorming van Cr2N-precipitaten aan, zoals getoond in de SEM-BSE-microfoto's in Fig.8a,b en bevestigd in Fig.9a, b.De aanwezigheid van Cr2N waargenomen in de ferrietfase van de monsters in Fig.8a,b en bevestigd door SEM-EMF-puntanalyse en EMF-lijndiagrammen van gelaste onderdelen (Fig. 9a-b), is te wijten aan de hogere laswarmtetemperatuur.De circulatie versnelt de introductie van chroom en stikstof, omdat een hoge temperatuur in de las de diffusiecoëfficiënt van stikstof verhoogt.Deze resultaten ondersteunen onderzoeken van Ramirez et al.68 en Herenyu et al.69 die aantonen dat, ongeacht het stikstofgehalte, Cr2N gewoonlijk wordt afgezet op ferrietkorrels, korrelgrenzen en α/\(\gamma\) grenzen, zoals ook wordt gesuggereerd door andere onderzoekers.70,71.
(a) spot-SEM-EMF-analyse (1, 2 en 3) van een lasverbinding met E2;
De oppervlaktemorfologie van representatieve monsters en hun overeenkomstige EMV's worden getoond in Fig.10a – c.Op afb.Figuren 10a en 10b tonen SEM-microfoto's en hun EMF-spectra van lasverbindingen met behulp van respectievelijk elektroden El en E2 in de laszone, en in Fig.10c toont SEM-microfoto's en EMF-spectra van OM die austeniet- (\(\gamma\)) en ferriet- (\(\alpha\)) fasen bevatten zonder enige neerslag.Zoals getoond in het EDS-spectrum in figuur 10a geeft het percentage Cr (21,69 gew.%) en Mo (2,65 gew.%) vergeleken met 6,25 gew.% Ni een gevoel van de overeenkomstige balans van de ferriet-austenitische fase.Microstructuur met een hoge reductie van het chroomgehalte (15,97 gew.%) en molybdeen (1,06 gew.%) vergeleken met een hoog nikkelgehalte (10,08 gew.%) in de microstructuur van de lasverbinding van elektrode E2, weergegeven in afb.1. Vergelijk.EMF-spectrum 10b.De naaldvormige vorm met fijnkorrelige austenitische structuur zoals te zien in de WZ getoond in Fig.10b bevestigt de mogelijke uitputting van de ferritiserende elementen (Cr en Mo) in de las en de precipitatie van chroomnitride (Cr2N) – de austenitische fase.De verdeling van neerslagdeeltjes langs de grenzen van de austenitische (\(\gamma\)) en ferritische (\(\alpha\)) fasen van DSS-lasverbindingen bevestigt deze bewering72,73,74.Dit resulteert ook in de slechte corrosieprestaties ervan, omdat Cr wordt beschouwd als het belangrijkste element voor het vormen van een passieve film die de lokale corrosieweerstand van staal verbetert, zoals weergegeven in figuur 10b.Het is te zien dat de BM in de SEM-microfoto in figuur 10c een sterke korrelverfijning vertoont, aangezien de EDS-spectrumresultaten Cr (23,32 gew.%), Mo (3,33 gew.%) en Ni (6,32 gew.%) laten zien.%) goede chemische eigenschappen.%) als een belangrijk legeringselement voor het controleren van de evenwichtsmicrostructuur van de ferriet-austenitische fase van de DSS76-structuur.De resultaten van de compositorische EMF-spectroscopische analyse van de lasverbindingen van de E1-elektrode rechtvaardigen het gebruik ervan in de bouw en in licht agressieve omgevingen, aangezien de austenietvormers en ferrietstabilisatoren in de microstructuur voldoen aan de DSS AISI 220541.72-norm voor lasverbindingen, 77.
SEM-microfoto's van lasverbindingen, waarbij (a) elektrode E1 van de laszone een EMF-spectrum heeft, (b) elektrode E2 van de laszone een EMF-spectrum heeft, (c) OM een EMF-spectrum heeft.
In de praktijk is waargenomen dat DSS-lassen stollen in een volledig ferritische (F-modus) modus, waarbij austenietkernen kiemvorming veroorzaken onder de ferritische solvustemperatuur, die voornamelijk afhankelijk is van de chroom-nikkel-equivalentverhouding (Creq/Nieq) (> 1,95 vormt modus F) Sommige onderzoekers hebben dit effect van staal opgemerkt vanwege het sterke diffunderende vermogen van Cr en Mo als ferrietvormende elementen in de ferrietfase8078,79.Het is duidelijk dat DSS 2205 BM een hoge hoeveelheid Cr en Mo bevat (wat een hogere Creq laat zien), maar een lager Ni-gehalte heeft dan de las met E1-, E2- en C-elektroden, wat bijdraagt ​​aan een hogere Creq/Nieq-verhouding.Dit blijkt ook uit het huidige onderzoek, zoals weergegeven in Tabel 4, waar de Creq/Nieq-ratio werd bepaald voor DSS 2205 BM boven de 1,95.Het is te zien dat lassen met elektroden E1, E2 en C uitharden in respectievelijk de austenitisch-ferritische modus (AF-modus), austenitische modus (A-modus) en ferritisch-austenitische modus, vanwege het hogere gehalte aan bulkmodus (FA-modus) .), zoals weergegeven in Tabel 4, is het gehalte aan Ni, Cr en Mo in de las lager, wat aangeeft dat de Creq/Nieq-verhouding lager is dan die van BM.Het primaire ferriet in de E2-elektrodelassen had een vermiculaire ferrietmorfologie en de bepaalde Creq/Nieq-verhouding was 1,20, zoals beschreven in Tabel 4.
Op afb.Figuur 11a toont Open Circuit Potential (OCP) versus tijd voor een AISI DSS 2205 staalconstructie in 3,5% NaCl-oplossing.Het is te zien dat de ORP-curve verschuift naar een positievere potentiaal, wat wijst op het verschijnen van een passieve film op het oppervlak van het metaalmonster; een daling van de potentiaal duidt op algemene corrosie, en een vrijwel constante potentiaal in de loop van de tijd duidt op de vorming van een passieve film in de loop van de tijd.Het oppervlak van het monster is stabiel en heeft een Sticky 77. De curven geven de experimentele substraten weer onder stabiele omstandigheden voor alle monsters in een elektrolyt die 3,5% NaCl-oplossing bevat, met uitzondering van monster 7 (lasverbinding met C-elektrode), die weinig instabiliteit vertoont.Deze instabiliteit kan worden vergeleken met de aanwezigheid van chloride-ionen (Cl-) in oplossing, die de corrosiereactie aanzienlijk kunnen versnellen, waardoor de mate van corrosie toeneemt.Waarnemingen tijdens OCP-scannen zonder toegepast potentieel toonden aan dat Cl in de reactie de weerstand en thermodynamische stabiliteit van de monsters in agressieve omgevingen kan beïnvloeden.Ma et al.81 en Lotho et al.5 bevestigde de bewering dat Cl- een rol speelt bij het versnellen van de afbraak van passieve films op substraten, en daardoor bijdraagt ​​aan verdere slijtage.
Elektrochemische analyse van de bestudeerde monsters: (a) evolutie van de RSD afhankelijk van de tijd en (b) potentiodynamische polarisatie van de monsters in 3,5% NaCl-oplossing.
Op afb.Figuur 11b presenteert een vergelijkende analyse van de potentiodynamische polarisatiecurven (PPC) van lasverbindingen van elektroden E1, E2 en C onder invloed van een 3,5% NaCl-oplossing.Gelaste BM-monsters in PPC en 3,5% NaCl-oplossing vertoonden passief gedrag.Tabel 5 toont de elektrochemische analyseparameters van de monsters verkregen uit de PPC-curven, zoals Ecorr (corrosiepotentieel) en Epit (pitting-corrosiepotentieel) en de bijbehorende afwijkingen.Vergeleken met andere monsters nr. 2 en nr. 5, gelast met elektroden E1 en E2, vertoonden monsters nr. 1 en nr. 7 (BM en lasverbindingen met elektrode C) een hoog potentieel voor putcorrosie in NaCl-oplossing (Fig. 11b ).De hogere passiverende eigenschappen van eerstgenoemde vergeleken met laatstgenoemde zijn te wijten aan het evenwicht van de microstructurele samenstelling van het staal (austenitische en ferritische fasen) en de concentratie van legeringselementen.Vanwege de aanwezigheid van ferriet- en austenitische fasen in de microstructuur, hebben Resendea et al.82 ondersteunden het passieve gedrag van DSS in agressieve media.De lage prestaties van monsters die zijn gelast met E1- en E2-elektroden kunnen in verband worden gebracht met de uitputting van de belangrijkste legeringselementen, zoals Cr en Mo, in de laszone (WZ), omdat ze de ferrietfase (Cr en Mo) stabiliseren en fungeren als passivatoren Legeringen in de austenitische fase van geoxideerde staalsoorten.Het effect van deze elementen op de putweerstand is groter in de austenitische fase dan in de ferritische fase.Om deze reden ondergaat de ferritische fase sneller een passivatie dan de austenitische fase die geassocieerd is met het eerste passivatiegebied van de polarisatiecurve.Deze elementen hebben een aanzienlijke invloed op de DSS-putweerstand vanwege hun hogere putweerstand in de austenitische fase vergeleken met de ferritische fase.Daarom is de snelle passivatie van de ferrietfase 81% hoger dan die van de austenietfase.Hoewel Cl-in-oplossing een sterk negatief effect heeft op het passiverende vermogen van de staalfilm83.Bijgevolg zal de stabiliteit van de passiverende film van het monster aanzienlijk worden verminderd84.Van tafel.Figuur 6 laat ook zien dat het corrosiepotentieel (Ecorr) van lasverbindingen met E1-elektrode iets minder stabiel is in oplossing vergeleken met lasverbindingen met E2-elektrode.Dit wordt ook bevestigd door de lage waarden van de hardheid van lassen met behulp van elektroden E1 en E2 in Fig.4a,b, wat te wijten is aan het lage gehalte aan ferriet (Tabel 5) en het lage gehalte aan chroom en molybdeen (Tabel 4) in de staalconstructie waarvan gemaakt is.Er kan worden geconcludeerd dat de corrosieweerstand van staalsoorten in het gesimuleerde maritieme milieu toeneemt met afnemende lasstroom en afneemt met een laag Cr- en Mo-gehalte en een laag ferrietgehalte.Deze verklaring komt overeen met een onderzoek van Salim et al.85 naar het effect van lasparameters zoals lasstroom op de corrosie-integriteit van gelaste staalsoorten.Terwijl chloride het staal binnendringt via verschillende middelen, zoals capillaire absorptie en diffusie, worden putjes (putcorrosie) met een ongelijke vorm en diepte gevormd.Het mechanisme is aanzienlijk anders bij oplossingen met een hogere pH, waarbij de omringende (OH-) groepen eenvoudigweg worden aangetrokken door het staaloppervlak, waardoor de passieve film wordt gestabiliseerd en extra bescherming wordt geboden aan het staaloppervlak25,86.De beste corrosieweerstand van monsters nr. 1 en nr. 7 is voornamelijk te danken aan de aanwezigheid in de staalconstructie van een grote hoeveelheid δ-ferriet (Tabel 5) en een grote hoeveelheid Cr en Mo (Tabel 4), aangezien de Het niveau van putcorrosie is voornamelijk aanwezig in staal, gelast volgens de DSS-methode, in de austenitische fasestructuur van de onderdelen.De chemische samenstelling van de legering speelt dus een beslissende rol in de corrosieprestaties van de lasverbinding87,88.Bovendien werd waargenomen dat de monsters die in dit onderzoek met de E1- en C-elektroden waren gelast, lagere Ecorr-waarden uit de PPC-curven vertoonden dan die gelast met de E2-elektrode uit de OCP-curven (Tabel 5).Daarom begint het anodegebied op een lager potentieel.Deze verandering is voornamelijk te wijten aan de gedeeltelijke stabilisatie van de op het oppervlak van het monster gevormde passivatielaag en de kathodische polarisatie die optreedt voordat volledige stabilisatie van OCP89 is bereikt.Op afb.Figuren 12a en b tonen 3D optische profilerbeelden van experimenteel gecorrodeerde monsters onder verschillende lasomstandigheden.Het is te zien dat de putcorrosiegrootte van de monsters toeneemt met het lagere putcorrosiepotentieel dat wordt gecreëerd door de hoge lasstroom van 110 A (Fig. 12b), vergelijkbaar met de putcorrosiegrootte verkregen voor lassen met een lagere lasstroomverhouding van 90 A. (Afb. 12a).Dit bevestigt de bewering van Mohammed90 dat er slipbanden worden gevormd op het oppervlak van het monster om de oppervlaktepassiveringsfilm te vernietigen door het substraat bloot te stellen aan een 3,5% NaCl-oplossing, zodat het chloride begint aan te vallen, waardoor het materiaal oplost.
Uit de SEM-EDS-analyse in Tabel 4 blijkt dat de PREN-waarden van elke austenitische fase hoger zijn dan die van ferriet in alle lassen en BM.Het initiëren van putjes op het ferriet/austeniet-grensvlak versnelt de vernietiging van de passieve materiaallaag als gevolg van de inhomogeniteit en segregatie van elementen die in deze gebieden voorkomen91.In tegenstelling tot de austenitische fase, waar de waarde van het putweerstandsequivalent (PRE) hoger is, is het starten van putjes in de ferritische fase het gevolg van de lagere PRE-waarde (Tabel 4).De austenietfase lijkt een aanzienlijke hoeveelheid austenietstabilisator (stikstofoplosbaarheid) te bevatten, wat zorgt voor een hogere concentratie van dit element en dus voor een hogere weerstand tegen putcorrosie92.
Op afb.Figuur 13 toont kritische puttemperatuurcurven voor E1-, E2- en C-lassen.Gegeven dat de stroomdichtheid toenam tot 100 µA/cm2 als gevolg van putvorming tijdens de ASTM-test, is het duidelijk dat de @110A-las met E1 een minimale putkritische temperatuur van 27,5°C vertoonde, gevolgd door E2 @ 90A-solderen een CPT van 40 liet zien. °C, en in het geval van C@110A is de hoogste CPT 41°C.De waargenomen resultaten komen goed overeen met de waargenomen resultaten van polarisatietests.
De mechanische eigenschappen en het corrosiegedrag van duplex roestvaststalen lassen werden onderzocht met behulp van de nieuwe E1- en E2-elektroden.De alkalische elektrode (E1) en de zure elektrode (E2) die in het SMAW-proces werden gebruikt, werden met succes gecoat met een fluxsamenstelling met een totale dekkingsgraad van 1,7 mm en een alkalische index van respectievelijk 2,40 en 0,40.De thermische stabiliteit van fluxen bereid met behulp van TGA in een inert medium is geëvalueerd.De aanwezigheid van een hoog TiO2-gehalte (%) in de fluxmatrix verbeterde de slakverwijdering van lasnaden voor elektroden gecoat met zure flux (E2) in vergelijking met elektroden gecoat met basische flux (E1).Hoewel de twee beklede elektroden (E1 en E2) een goed boogstartvermogen hebben.Lasomstandigheden, vooral de warmte-inbreng, lasstroom en -snelheid, spelen een cruciale rol bij het bereiken van de austeniet/ferriet-fasebalans van DSS 2205-lassen en de uitstekende mechanische eigenschappen van de las.De verbindingen gelast met de E1-elektrode vertoonden uitstekende trekeigenschappen (afschuiving 0,2% YS = 497 MPa en UTS = 732 MPa), wat bevestigt dat de met basische flux gecoate elektroden een hoge basiciteitsindex hebben vergeleken met de met zuurflux gecoate elektroden.Elektroden vertonen betere mechanische eigenschappen met een lage alkaliteit.Het is duidelijk dat er in de lasverbindingen van elektroden met een nieuwe coating (E1 en E2) geen evenwicht is tussen de ferriet-austenitische fase, wat werd onthuld met behulp van OES- en SEM-EDS-analyse van de las en gekwantificeerd door de volumefractie in de las.Metallografie bevestigde hun SEM-onderzoek.microstructuren.Dit komt vooral door de uitputting van legeringselementen zoals Cr en Mo en de mogelijke afgifte van Cr2N tijdens het lassen, wat wordt bevestigd door EDS-lijnscanning.Dit wordt verder ondersteund door de lage hardheidswaarden die worden waargenomen bij lassen met E1- en E2-elektroden vanwege hun lage aandeel ferriet- en legeringselementen in de staalconstructie.Het Evidence Corrosion Potential (Ecorr) van de lassen met de E1-elektrode bleek iets minder bestand tegen oplossingscorrosie vergeleken met de lassen met de E2-elektrode.Dit bevestigt de effectiviteit van de nieuw ontwikkelde elektroden bij lassen die zijn getest in een 3,5% NaCl-omgeving zonder legeringssamenstelling van het fluxmengsel.Er kan worden geconcludeerd dat de corrosieweerstand in het gesimuleerde maritieme milieu toeneemt met afnemende lasstroom.Zo werd de precipitatie van carbiden en nitriden en de daaropvolgende afname van de corrosieweerstand van lasverbindingen met behulp van E1- en E2-elektroden verklaard door een verhoogde lasstroom, wat leidde tot een onbalans in de fasebalans van lasverbindingen van staal voor tweeërlei gebruik.
Op verzoek worden gegevens voor dit onderzoek verstrekt door de betreffende auteur.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. en Liimatainen J. Microstructuur van superduplex roestvrij staal gevormd door heet isostatisch persen in de poedermetallurgie bij industriële warmtebehandeling.Metaal.alma mater.trance.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. en Kitagawa Y. Microstructuurcontrole bij het verbinden van moderne roestvaste staalsoorten.Bij de verwerking van nieuwe materialen voor geavanceerde elektromagnetische energie, 419–422 (2005).
Smook O. Microstructuur en eigenschappen van superduplex roestvrij staal uit de moderne poedermetallurgie.Koninklijk Instituut voor Technologie (2004)
Lotto, TR en Babalola, P. Polarisatiecorrosiegedrag en microstructurele analyse van AA1070 aluminium- en siliciumcarbidematrixcomposieten bij zuurchlorideconcentraties.Overtuigende ingenieur.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. en Ferro P. Lasproces, microstructurele veranderingen en uiteindelijke eigenschappen van duplex- en superduplex roestvast staal.Duplex roestvrij staal 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. en Karaaslan A. Invloed van de gloeitijd en afkoelsnelheid op het afzettingsproces in tweefasige corrosiebestendige staalsoorten.Metaal.de wetenschap.hittebehandeling.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S en Ravi K. Ontwikkeling van magere duplex roestvast staal (LDSS) met uitstekende mechanische en corrosie-eigenschappen in het laboratorium.Geavanceerde alma mater.opslagtank.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. en Isgor OB Metallurgische en elektrochemische eigenschappen van superduplex roestvrijstalen bekledingslagen op zachtstalen substraten verkregen door laserlegeringen in een poederlaag.de wetenschap.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. en Kuroda, K. Pogingen om nikkel te besparen in austenitisch roestvrij staal.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. en Gonome F. Ontwikkeling van een nieuwe serie magere duplex roestvast staal.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON Steel technisch rapport nr. 126 (2021).