321 rustfrit stål oprullet rør kemisk sammensætning Mekaniske egenskaber og korrosionsadfærd af en duplex rustfri stålsvejsning med en ny elektrode

Tak fordi du besøgte Nature.com.Du bruger en browserversion med begrænset CSS-understøttelse.For den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer).For at sikre løbende support viser vi desuden siden uden styles og JavaScript.
Sliders, der viser tre artikler pr. slide.Brug tilbage- og næste-knapperne til at flytte gennem diasene, eller dias-controllerknapperne i slutningen til at flytte gennem hvert dias.

Rustfrit stål 321 spiralrør kemisk sammensætning

Den kemiske sammensætning af 321 rustfri stålspiralrør er som følger:
- Kulstof: 0,08% maks
- Mangan: 2,00% maks
- Nikkel: 9,00 % min

Rustfrit stål 321 spolerørs mekaniske egenskaber

Ifølge Stainless Steel 321 Coil Tube Manufacturer er de mekaniske egenskaber af rustfrit stål 321 coil tube tabel nedenfor: Trækstyrke (psi) Yield Styrke (psi) Forlængelse (%)

Anvendelser og anvendelser af rustfrit stål 321 spiralrør

I mange tekniske applikationer er de mekaniske og korrosionsegenskaber af duplex rustfrit stål (DSS) svejsede strukturer de vigtigste faktorer.Den nuværende undersøgelse undersøgte de mekaniske egenskaber og korrosionsbestandigheden af ​​duplex rustfri stålsvejsninger i et miljø, der simulerer 3,5% NaCl ved hjælp af en specialdesignet ny elektrode uden tilføjelse af legeringselementer til fluxprøverne.To forskellige typer flusmidler med et grundindeks på 2,40 og 0,40 blev anvendt på elektroderne E1 og E2 til henholdsvis svejsning af DSS-plader.Den termiske stabilitet af fluxsammensætningerne blev evalueret ved anvendelse af termogravimetrisk analyse.Den kemiske sammensætning samt de mekaniske og korrosionsegenskaber af de svejste samlinger blev evalueret ved hjælp af emissionsspektroskopi i overensstemmelse med forskellige ASTM-standarder.Røntgendiffraktion bruges til at bestemme faserne i DSS-svejsninger, og scanningselektron med EDS bruges til at inspicere mikrostrukturen af ​​svejsninger.Trækstyrken af ​​svejsede samlinger lavet af E1-elektroder var inden for 715-732 MPa, ved E2-elektroder - 606-687 MPa.Svejsestrømmen er øget fra 90 A til 110 A, og hårdheden er også øget.Svejste samlinger med E1-elektroder belagt med basisflux har bedre mekaniske egenskaber.Stålstrukturen har høj korrosionsbestandighed i et miljø på 3,5 % NaCl.Dette bekræfter funktionaliteten af ​​svejsede samlinger lavet med nyudviklede elektroder.Resultaterne diskuteres med hensyn til udtømningen af ​​legeringselementer såsom Cr og Mo observeret i svejsninger med belagte elektroder E1 og E2, og frigivelsen af ​​Cr2N i svejsninger lavet ved hjælp af elektroderne E1 og E2.
Historisk set går den første officielle omtale af duplex rustfrit stål (DSS) tilbage til 1927, hvor det kun blev brugt til visse støbegods og ikke blev brugt i de fleste tekniske applikationer på grund af dets høje kulstofindhold1.Men efterfølgende blev standardkulstofindholdet reduceret til en maksimal værdi på 0,03 %, og disse stål blev meget brugt inden for forskellige områder2,3.DSS er en familie af legeringer med omtrent lige store mængder ferrit og austenit.Forskning har vist, at den ferritiske fase i DSS giver fremragende beskyttelse mod klorid-induceret spændingskorrosion (SCC), som var et vigtigt emne for austenitisk rustfrit stål (ASS) i det 20. århundrede.På den anden side vokser efterspørgslen efter opbevaring i nogle ingeniør- og andre industrier4 med en hastighed på op til 20 % om året.Dette innovative stål med en tofaset austenitisk-ferritisk struktur kan opnås ved passende sammensætningsvalg, fysisk-kemisk og termomekanisk raffinering.Sammenlignet med 1-faset rustfrit stål har DSS en højere flydespænding og overlegen evne til at modstå SCC5, 6, 7, 8. Duplex strukturen giver disse stål uovertruffen styrke, sejhed og øget korrosionsbestandighed i aggressive miljøer indeholdende syrer, syrechlorider, havvand og ætsende kemikalier9.På grund af de årlige prisudsving på nikkel (Ni)-legeringer på det generelle marked, har DSS-strukturen, især lav-nikkel-typen (lean DSS), opnået mange fremragende resultater sammenlignet med face centered cubic (FCC) jern10, 11. De vigtigste Problemet med ASE-design er, at de er udsat for forskellige barske forhold.Derfor forsøger forskellige ingeniørafdelinger og virksomheder at fremme alternative lav-nikkel (Ni) rustfrit stål, der yder lige så godt som eller bedre end traditionel ASS med passende svejsbarhed og bruges i industrielle applikationer såsom havvandsvarmevekslere og den kemiske industri.beholder 13 til miljøer med en høj koncentration af klorider.
I moderne teknologiske fremskridt spiller svejset produktion en afgørende rolle.Typisk forbindes DSS-konstruktionselementer ved gasafskærmet lysbuesvejsning eller gasafskærmet lysbuesvejsning.Svejsningen er hovedsageligt påvirket af sammensætningen af ​​den elektrode, der bruges til svejsning.Svejseelektroder består af to dele: metal og flux.Oftest er elektroder belagt med flux, en blanding af metaller, der, når de nedbrydes, frigiver gasser og danner en beskyttende slagge for at beskytte svejsningen mod forurening, øge stabiliteten af ​​lysbuen og tilføje en legeringskomponent for at forbedre kvaliteten af ​​svejsningen14 .Støbejern, aluminium, rustfrit stål, blødt stål, højstyrkestål, kobber, messing og bronze er nogle af svejseelektrodemetallerne, mens cellulose, jernpulver og brint er nogle af de anvendte fluxmaterialer.Nogle gange tilsættes natrium, titanium og kalium også til flussblandingen.
Nogle forskere har forsøgt at studere effekten af ​​elektrodekonfiguration på den mekaniske og korrosionsintegritet af svejste stålkonstruktioner.Singh et al.15 undersøgte effekten af ​​fluxsammensætning på forlængelsen og trækstyrken af ​​svejsninger svejset ved dykket lysbuesvejsning.Resultaterne viser, at CaF2 og NiO er de vigtigste determinanter for trækstyrke sammenlignet med tilstedeværelsen af ​​FeMn.Chirag et al.16 undersøgte SMAW-forbindelser ved at variere koncentrationen af ​​rutil (TiO2) i en elektrodefluxblanding.Det blev fundet, at egenskaberne ved mikrohårdhed steg på grund af en stigning i procentdelen og migrationen af ​​kulstof og silicium.Kumar [17] studerede design og udvikling af agglomererede flusmidler til nedsænket buesvejsning af stålplader.Nwigbo og Atuanya18 undersøgte brugen af ​​kaliumrige natriumsilikatbindere til fremstilling af lysbuesvejsemidler og fandt svejsninger med en høj trækstyrke på 430 MPa og en acceptabel kornstruktur.Lothongkum et al.19 brugte en potentiokinetisk metode til at studere volumenfraktionen af ​​austenit i duplex rustfrit stål 28Cr–7Ni–O–0,34N i en luftmættet NaCl-opløsning i en koncentration på 3,5 % vægt.under pH-forhold.og 27°C.Både duplex og mikro duplex rustfrit stål viser den samme effekt af nitrogen på korrosionsadfærd.Kvælstof påvirkede ikke korrosionspotentialet eller -hastigheden ved pH 7 og 10, dog var korrosionspotentialet ved pH 10 lavere end ved pH 7. På den anden side begyndte potentialet ved alle undersøgte pH-niveauer at stige med stigende nitrogenindhold .Lacerda et al.20 undersøgt pitting af duplex rustfrit stål UNS S31803 og UNS S32304 i 3,5 % NaCl-opløsning ved hjælp af cyklisk potentiodynamisk polarisering.I en 3,5 vægt% opløsning af NaCl blev der fundet tegn på huller på de to undersøgte stålplader.UNS S31803 stål har et højere korrosionspotentiale (Ecorr), pitting potentiale (Epit) og polarisationsmodstand (Rp) end UNS S32304 stål.UNS S31803 stål har en højere repassivitet end UNS S32304 stål.Ifølge en undersøgelse af Jiang et al.[21], reaktiveringstoppen svarende til dobbeltfasen (austenit- og ferritfase) af duplex rustfrit stål omfatter op til 65% af ferritsammensætningen, og ferritreaktiveringsstrømtætheden stiger med stigende varmebehandlingstid.Det er velkendt, at de austenitiske og ferritiske faser udviser forskellige elektrokemiske reaktioner ved forskellige elektrokemiske potentialer21,22,23,24.Abdo et al.25 brugte potentiodynamiske målinger af polarisationsspektroskopi og elektrokemisk impedansspektroskopi til at studere den elektrokemisk inducerede korrosion af lasersvejset 2205 DSS-legering i kunstigt havvand (3,5 % NaCl) under forhold med varierende surhedsgrad og alkalinitet.Pitting-korrosion blev observeret på de eksponerede overflader af de testede DSS-prøver.Baseret på disse resultater blev det fastslået, at der er et proportionalt forhold mellem opløsningsmediets pH og modstanden af ​​filmen, der dannes i processen med ladningsoverførsel, hvilket direkte påvirker dannelsen af ​​pitting og dens specifikation.Formålet med denne undersøgelse var at forstå, hvordan en nyudviklet svejseelektrodesammensætning påvirker den mekaniske og slidbestandige integritet af svejset DSS 2205 i et 3,5 % NaCl-miljø.
De fluxmineraler (ingredienser), der blev brugt i elektrodebelægningsformuleringerne, var calciumcarbonat (CaCO3) fra Obajana-distriktet, Kogi-staten, Nigeria, Calciumfluorid (CaF2) fra Taraba-staten, Nigeria, siliciumdioxid (SiO2), talkumpulver (Mg3Si4O10(OH) ) )2) og rutil (TiO2) blev opnået fra Jos, Nigeria, og kaolin (Al2(OH)4Si2O5) blev opnået fra Kankara, Katsina State, Nigeria.Kaliumsilikat bruges som bindemiddel, det er hentet fra Indien.
Som vist i tabel 1 blev de indgående oxider uafhængigt vejet på en digital vægt.Det blev derefter blandet med et kaliumsilikatbindemiddel (23 vægt-%) i en elektrisk blander (model: 641-048) fra Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) i 30 minutter for at opnå en homogen halvfast pasta.Det våde blandede flusmiddel presses til en cylindrisk form fra briketteringsmaskinen og føres ind i ekstruderingskammeret ved et tryk på 80 til 100 kg/cm2, og fra trådtilførselskammeret føres det ind i den rustfri trådekstruder med en diameter på 3,15 mm.Flussmidlet føres gennem et dyse-/dysesystem og sprøjtes ind i ekstruderen for at ekstrudere elektroderne.Der blev opnået en dækningsfaktor på 1,70 mm, hvor dækningsfaktoren er defineret som forholdet mellem elektrodediameteren og strengdiameteren.Derefter blev de belagte elektroder tørret i luft i 24 timer og derefter kalcineret i en muffelovn (model PH-248-0571/5448) ved 150-250 °C\(-\) i 2 timer.Brug ligningen til at beregne alkaliniteten af ​​flowet.(1) 26;
Den termiske stabilitet af fluxprøver af sammensætning E1 og E2 blev bestemt ved anvendelse af termogravimetrisk analyse (TGA).En prøve på ca. 25,33 mg flux blev sat i TGA'en til analyse.Forsøgene blev udført i et inert medium opnået ved en kontinuerlig strøm af N2 med en hastighed på 60 ml/min.Prøven blev opvarmet fra 30°C til 1000°C ved en opvarmningshastighed på 10°C/min.Efter metoderne nævnt af Wang et al.27, Xu et al.28 og Dagwa et al.29 blev termisk nedbrydning og vægttab af prøverne ved bestemte temperaturer vurderet ud fra TGA-plot.
Bearbejd to 300 x 60 x 6 mm DSS-plader for at forberede lodning.V-rillen er designet med en 3 mm rodspalte, 2 mm rodhul og en 60° rillevinkel.Pladen blev derefter skyllet med acetone for at fjerne mulige kontaminanter.Svejs pladerne ved hjælp af en afskærmet metalbuesvejser (SMAW) med jævnstrømselektrode positiv polaritet (DCEP) ved hjælp af coatede elektroder (E1 og E2) og en referenceelektrode (C) med en diameter på 3,15 mm.Electrical Discharge Machining (EDM) (Model: Excetek-V400) blev brugt til at bearbejde svejste stålprøver til mekanisk testning og korrosionskarakterisering.Tabel 2 viser eksempelkoden og beskrivelsen, og tabel 3 viser de forskellige svejsedriftsparametre, der bruges til at svejse DSS-pladen.Ligning (2) bruges til at beregne den tilsvarende varmetilførsel.
Ved hjælp af et Bruker Q8 MAGELLAN optisk emissionsspektrometer (OES) med en bølgelængde på 110 til 800 nm og SQL-databasesoftware blev den kemiske sammensætning af svejseforbindelser af elektroderne E1, E2 og C, samt prøver af basismetallet, bestemt.bruger mellemrummet mellem elektroden og metalprøven under test Genererer elektrisk energi i form af en gnist.En prøve af komponenterne fordampes og sprøjtes, efterfulgt af atomic excitation, som efterfølgende udsender et specifikt linjespektrum31.Til kvalitativ analyse af prøven måler fotomultiplikatorrøret tilstedeværelsen af ​​et dedikeret spektrum for hvert element, såvel som intensiteten af ​​spektret.Brug derefter ligningen til at beregne det ækvivalente pitting-modstandsnummer (PREN).(3) Ratio 32 og WRC 1992 tilstandsdiagrammet bruges til at beregne chrom- og nikkelækvivalenterne (Creq og Nieq) ud fra ligningerne.(4) og (5) er henholdsvis 33 og 34;
Bemærk, at PREN kun tager højde for den positive påvirkning af de tre hovedelementer Cr, Mo og N, mens nitrogenfaktoren x ligger i intervallet 16-30.Typisk vælges x fra listen med 16, 20 eller 30. I forskning i duplex rustfrit stål er en mellemværdi på 20 oftest brugt til at beregne PREN35,36-værdier.
Svejste samlinger fremstillet ved brug af forskellige elektroder blev træktestet på en universel testmaskine (Instron 8800 UTM) ved en belastningshastighed på 0,5 mm/min i overensstemmelse med ASTM E8-21.Trækstyrke (UTS), 0,2 % forskydningsflydespænding (YS) og forlængelse blev beregnet ifølge ASTM E8-2137.
DSS 2205 svejsninger blev først slebet og poleret med forskellige kornstørrelser (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 og 1200) før hårdhedsanalyse.Svejste prøver blev lavet med elektroderne E1, E2 og C. Hårdhed måles ved ti (10) punkter fra midten af ​​svejsningen til basismetallet med et interval på 1 mm.
Røntgendiffraktometer (D8 Discover, Bruker, Tyskland) konfigureret med Bruker XRD Commander-software til dataindsamling og Fe-filtreret Cu-K-α-stråling med en energi på 8,04 keV svarende til en bølgelængde på 1,5406 Å og en scanningshastighed på 3 ° Scanningsområde (2θ) min-1 er 38 til 103° for faseanalyse med E1-, E2- og C- og BM-elektroder til stede i DSS-svejsninger.Rietveld-forfiningsmetoden blev brugt til at indeksere konstituerende faser ved hjælp af MAUD-softwaren beskrevet af Lutterrotti39.Baseret på ASTM E1245-03 blev en kvantitativ metallografisk analyse af mikroskopiske billeder af svejseforbindelserne på elektroderne E1, E2 og C udført ved hjælp af Image J40 software.Resultaterne af beregning af volumenfraktionen af ​​den ferrit-austenitiske fase, deres gennemsnitlige værdi og afvigelse er angivet i tabel.5. Som vist i prøvekonfigurationen i fig.6d blev optisk mikroskopi (OM) analyse udført på PM og svejsede samlinger med elektroderne E1 og E2 for at studere prøvernes morfologi.Prøverne blev poleret med 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 og 2000 korn siliciumcarbid (SiC) sandpapir.Prøverne blev derefter elektrolytisk ætset i en 10% vandig oxalsyreopløsning ved stuetemperatur ved spænding på 5 V i 10 s og anbragt på et LEICA DM 2500 M optisk mikroskop til morfologisk karakterisering.Yderligere polering af prøven blev udført under anvendelse af 2500 grit siliciumcarbid (SiC) papir til SEM-BSE analyse.Derudover blev de svejsede samlinger undersøgt for mikrostruktur ved hjælp af et ultrahøj opløsning feltemission scanning elektronmikroskop (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, USA) udstyret med en EMF.En prøve på 20 × 10 × 6 mm blev formalet ved hjælp af forskellige SiC-sandpapir i størrelse fra 120 til 2500. Prøverne blev elektrolytisk ætset i 40 g NaOH og 100 ml destilleret vand ved en spænding på 5 V i 15 s, og derefter monteret på en prøveholder, placeret i SEM-kammeret, til analyse af prøver efter udrensning af kammeret med nitrogen.En elektronstråle genereret af et opvarmet wolframfilament skaber et gitter på prøven for at producere billeder ved forskellige forstørrelser, og EMF-resultater er blevet opnået ved hjælp af metoderne ifølge Roche et al.41 og Mokobi 42 .
En elektrokemisk potentiodynamisk polariseringsmetode ifølge ASTM G59-9743 og ASTM G5-1444 blev brugt til at evaluere nedbrydningspotentialet af DSS 2205-plader svejset med E1-, E2- og C-elektroder i et 3,5% NaCl-miljø.Elektrokemiske tests blev udført under anvendelse af et computerstyret Potentiostat-Galvanostat/ZRA-apparat (model: PC4/750, Gamry Instruments, USA).Elektrokemisk afprøvning blev udført på en tre-elektrode testopsætning: DSS 2205 som arbejdselektrode, mættet calomelelektrode (SCE) som referenceelektrode og grafitstav som modelektrode.Målingerne blev udført ved hjælp af en elektrokemisk celle, hvor opløsningens virkningsområde var arealet af arbejdselektroden 0,78 cm2.Målinger blev foretaget mellem -1,0 V til +1,6 V potentialer på en præ-stabiliseret OCP (i forhold til OCP) ved en scanningshastighed på 1,0 mV/s.
Elektrokemiske pitting-kritiske temperaturtest blev udført i 3,5% NaCl for at evaluere pitting-modstanden af ​​svejsninger lavet med E1-, E2- og C-elektroder.tydeligt på pitpotentialet i PB (mellem de passive og transpassive regioner), og svejste prøver med E1, E2, Elektroder C. Derfor udføres CPT-målinger for nøjagtigt at bestemme pitpotentialet for svejsetilbehør.CPT-test blev udført i overensstemmelse med duplex rustfrit stål svejserapporter45 og ASTM G150-1846.Fra hvert af stålene, der skulle svejses (S-110A, E1-110A, E2-90A), blev prøver med et areal på 1 cm2 skåret, inklusive basis-, svejsnings- og HAZ-zonerne.Prøverne blev poleret under anvendelse af sandpapir og en 1 µm aluminiumoxidpulveropslæmning i overensstemmelse med standard metallografiske prøveforberedelsesprocedurer.Efter polering blev prøverne ultralydsrenset i acetone i 2 min.En 3,5 % NaCl-testopløsning blev tilsat til CPT-testcellen, og den indledende temperatur blev justeret til 25°C ved anvendelse af en termostat (Neslab RTE-111).Efter at have nået den indledende testtemperatur på 25°C, blev Ar-gassen blæst i 15 minutter, derefter blev prøverne anbragt i cellen, og OCF blev målt i 15 minutter.Prøven blev derefter polariseret ved at påføre en spænding på 0,3 V ved en starttemperatur på 25°C, og strømmen blev målt i 10 min45.Begynd at opvarme opløsningen med en hastighed på 1 °C/min til 50 °C.Under opvarmningen af ​​testopløsningen bruges temperatursensoren til løbende at overvåge opløsningens temperatur og gemme tids- og temperaturdata, og potentiostaten/galvanostaten bruges til at måle strømmen.En grafitelektrode blev brugt som modelektrode, og alle potentialer blev målt i forhold til Ag/AgCl-referenceelektroden.Argonrensning blev udført under hele testen.
På fig.1 viser sammensætningen (i vægtprocent) af fluskomponenterne F1 og F2 anvendt til fremstilling af henholdsvis alkaliske (E1) og sure (E2) elektroder.Flux basicitetsindekset bruges til at forudsige de mekaniske og metallurgiske egenskaber af svejsede samlinger.F1 er komponenten af ​​den flux, der bruges til at belægge E1-elektroderne, som kaldes alkalisk flux, fordi dens basisindeks er > 1,2 (dvs. 2,40), og F2 er den flux, der bruges til at belægge E2-elektroderne, kaldet sur flux på grund af dens basicitet indeks < 0,9 (dvs. 2,40).0,40).Det er klart, at elektroder belagt med basiske fluxer i de fleste tilfælde har bedre mekaniske egenskaber end elektroder belagt med sure fluxer.Denne egenskab er en funktion af dominansen af ​​det basiske oxid i fluxsammensætningssystemet for elektrode E1.Tværtimod er slaggefjernelsen (separerbarheden) og det lave sprøjt observeret i samlinger svejset med E2-elektroder karakteristiske for elektroder med en sur fluxbelægning med et højt indhold af rutil.Denne observation er i overensstemmelse med fundene fra Gill47 om, at virkningen af ​​rutilindhold på slaggens aftagelighed og det lave sprøjt af syrefluxbelagte elektroder bidrager til hurtig slaggefrysning.Kaolin i fluxsystemet, der blev brugt til at belægge elektroderne E1 og E2, blev brugt som smøremiddel, og talkumpulver forbedrede elektrodernes ekstruderbarhed.Kaliumsilikatbindemidler i fluxsystemer bidrager til bedre lysbuetændelse og ydeevnestabilitet og forbedrer udover deres klæbeegenskaber slaggeseparation i svejste produkter.Da CaCO3 er en nettoknuser (slaggebryder) i fluxen og har tendens til at generere meget røg under svejsning på grund af termisk nedbrydning til CaO og omkring 44 % CO2, hjælper TiO2 (som nettobygger/slaggedanner) til at reducere mængden røg under svejsning.svejsning og dermed forbedre slaggens aftagelighed som foreslået af Jing et al.48.Fluor Flux (CaF2) er et kemisk aggressivt flusmiddel, der forbedrer loddets renhed.Jastrzębska et al.49 rapporterede virkningen af ​​fluoridsammensætningen af ​​denne flusmiddelsammensætning på svejserens egenskaber.Typisk tilsættes flux til svejseområdet for at forbedre buestabiliteten, tilføje legeringselementer, opbygge slagger, øge produktiviteten og forbedre kvaliteten af ​​svejsebassinet 50.
TGA-DTG-kurverne vist i fig.2a og 2b viser et tre-trins vægttab ved opvarmning i temperaturområdet 30-1000°C i en nitrogenatmosfære.Resultaterne i figur 2a og b viser, at for basiske og sure fluxprøver falder TGA-kurven lige ned, indtil den til sidst bliver parallel med temperaturaksen, omkring henholdsvis 866,49 °C og 849,10 °C.Vægttab på 1,30 % og 0,81 % i begyndelsen af ​​TGA-kurverne i fig. 2a og 2b skyldes fugt absorberet af fluxkomponenterne, samt fordampning og dehydrering af overfladefugt.De vigtigste nedbrydninger af prøver af hovedfluxen på andet og tredje trin i fig.2a forekom i temperaturområderne 619,45°C-766,36°C og 766,36°C-866,49°C, og procentdelen af ​​deres vægttab var 2,84 og 9,48%., henholdsvis.Mens for de sure fluxprøver i fig. 7b, som var i temperaturområderne 665,23°C-745,37°C og 745,37°C-849,10°C, var deres procentvise vægttab henholdsvis 0,81 og 6,73 %, hvilket blev tilskrevet termisk nedbrydning.Da fluxkomponenterne er uorganiske, er de flygtige stoffer begrænset til fluxblandingen.Derfor er reduktion og oxidation forfærdeligt.Dette er i overensstemmelse med resultaterne af Balogun et al.51, Kamli et al.52 og Adeleke et al.53.Summen af ​​massetabet af fluxprøven observeret i fig.2a og 2b er henholdsvis 13,26% og 8,43%.Mindre massetab af fluxprøver i fig.2b skyldes de høje smeltepunkter for TiO2 og SiO2 (henholdsvis 1843 og 1710°C) som de vigtigste oxider, der udgør fluxblandingen54,55, mens TiO2 og SiO2 har lavere smeltepunkter.smeltepunkt Primært oxid: CaCO3 (825 °C) i fluxprøven i fig.2a56.Disse ændringer i smeltepunktet for primære oxider i fluxblandinger er godt rapporteret af Shi et al.54, Ringdalen et al.55 og Du et al.56.Ved at observere kontinuerligt vægttab i fig. 2a og 2b kan det konkluderes, at de fluxprøver, der anvendes i E1- og E2-elektrodebelægningerne, gennemgår et-trins-nedbrydning, som foreslået af Brown57.Temperaturområdet for processen kan ses af de afledte kurver (vægt%) i fig.2a og b.Da TGA-kurven ikke nøjagtigt kan beskrive den specifikke temperatur, ved hvilken fluxsystemet gennemgår faseændring og krystallisation, bruges TGA-derivatet til at bestemme den nøjagtige temperaturværdi for hvert fænomen (faseændring) som en endoterm top for at forberede fluxsystemet.
TGA-DTG-kurver, der viser termisk nedbrydning af (a) alkalisk flux til E1-elektrodebelægning og (b) sur flux til E2-elektrodebelægning.
Tabel 4 viser resultaterne af spektrofotometrisk analyse og SEM-EDS-analyse af DSS 2205 basismetal og svejsninger lavet ved hjælp af E1-, E2- og C-elektroder.E1 og E2 viste, at indholdet af chrom (Cr) faldt kraftigt til 18,94 og 17,04 %, og indholdet af molybdæn (Mo) var henholdsvis 0,06 og 0,08 %.værdierne af svejsninger med elektroderne E1 og E2 er lavere.Dette er lidt på linje med den beregnede PREN-værdi for den ferritisk-austenitiske fase fra SEM-EDS-analysen.Derfor kan det ses, at pitting begynder på stadiet med lave PREN-værdier (svejsninger fra E1 og E2), stort set som beskrevet i tabel 4. Dette er udtryk for udtømning og mulig udfældning af legeringen i svejsningen.Efterfølgende er reduktionen i indholdet af Cr- og Mo-legeringselementer i svejsninger fremstillet ved brug af elektroderne E1 og E2 og deres lave pitting-ækvivalentværdier (PREN) vist i tabel 4, hvilket skaber et problem for at opretholde modstanden i aggressive miljøer, især i kloridmiljøer.-holdigt miljø.Det relativt høje indhold af nikkel (Ni) på 11,14 % og den tilladte grænse for manganindhold i de svejsede samlinger på E1- og E2-elektroderne kan have haft en positiv effekt på de mekaniske egenskaber af svejsninger anvendt under forhold, der simulerer havvand (fig. 3) ).blev lavet ved hjælp af arbejdet fra Yuan og Oy58 og Jing et al.48 om virkningen af ​​høj nikkel og mangan sammensætninger på forbedring af de mekaniske egenskaber af DSS svejsede strukturer under svære driftsforhold.
Træktestresultater for (a) UTS og 0,2 % sag YS og (b) ensartet og fuld forlængelse og deres standardafvigelser.
Styrkeegenskaberne af grundmaterialet (BM) og svejsede samlinger fremstillet af de udviklede elektroder (E1 og E2) og en kommercielt tilgængelig elektrode (C) blev vurderet ved to forskellige svejsestrømme på 90 A og 110 A. 3(a) og (b) vis UTS, YS med 0,2 % offset sammen med deres forlængelses- og standardafvigelsesdata.UTS- og YS-offset-resultaterne på 0,2% opnået fra fig.3a viser de optimale værdier for prøvenr.1 (BM), prøvenr.3 (svejsning E1), prøvenr.5 (svejsning E2) og prøvenr.6 (svejsninger med C) er henholdsvis 878 og 616 MPa, 732 og 497 MPa, 687 og 461 MPa og 769 og 549 MPa og deres respektive standardafvigelser.Fra fig.110 A) er prøver nummereret henholdsvis 1, 2, 3, 6 og 7 med minimum anbefalede trækegenskaber på over 450 MPa i trækprøve og 620 MPa i trækprøve foreslået af Grocki32.Forlængelsen af ​​svejseprøver med elektroder E1, E2 og C, repræsenteret ved prøver nr. 2, nr. 3, nr. 4, nr. 5, nr. 6 og nr. 7, ved svejsestrømme på 90 A og 110 A, afspejler henholdsvis plasticitet og ærlighed.forhold til uædle metaller.Den lavere forlængelse blev forklaret af mulige svejsedefekter eller sammensætningen af ​​elektrodefluxen (fig. 3b).Det kan konkluderes, at BM duplex rustfrit stål og svejsede samlinger med E1, E2 og C elektroder generelt har signifikant højere trækegenskaber på grund af deres relativt høje nikkelindhold (tabel 4), men denne egenskab blev observeret i svejsede samlinger.Mindre effektiv E2 opnås fra den sure sammensætning af fluxen.Gunn59 demonstrerede effekten af ​​nikkellegeringer på at forbedre de mekaniske egenskaber af svejsede samlinger og kontrollere faseligevægt og elementfordeling.Dette bekræfter igen det faktum, at elektroder fremstillet af basiske fluxsammensætninger har bedre mekaniske egenskaber end elektroder fremstillet af sure fluxblandinger, som foreslået af Bang et al.60.Der er således givet et væsentligt bidrag til den eksisterende viden om egenskaberne af svejsningen af ​​den nye coatede elektrode (E1) med gode trækegenskaber.
På fig.Figur 4a og 4b viser Vickers mikrohårdhedskarakteristika for eksperimentelle prøver af svejsede samlinger af elektroderne E1, E2 og C. 4a viser hårdhedsresultaterne opnået fra én retning af prøven (fra WZ til BM), og i fig.4b viser hårdhedsresultaterne opnået på begge sider af prøven.Hårdhedsværdierne opnået under svejsning af prøver nr. 2, 3, 4 og 5, som er svejste samlinger med elektroder E1 og E2, kan skyldes den grovkornede struktur under størkning i svejsecyklusser.En kraftig stigning i hårdhed blev observeret både i den grovkornede HAZ og i den finkornede HAZ af alle prøver nr. 2-7 (se prøvekoder i tabel 2), hvilket kan forklares med en mulig ændring i mikrostrukturen af svejsningen som et resultat af chrom-svejseprøver er rig på emissioner (Cr23C6).Sammenlignet med andre svejseprøver 2, 3, 4 og 5 er hårdhedsværdierne for de svejste samlinger af prøver nr. 6 og 7 i fig.4a og 4b ovenfor (tabel 2).Ifølge Mohammed et al.61 og Nowacki og Lukoje62 kan dette skyldes den høje ferrit-δ-værdi og inducerede restspændinger i svejsningen, samt udtømning af legeringselementer som Mo og Cr i svejsningen.Hårdhedsværdierne for alle betragtede eksperimentelle prøver i området for BM ser ud til at være konsistente.Tendensen i resultaterne af hårdhedsanalyse af svejsede prøver er i overensstemmelse med konklusionerne fra andre forskere61,63,64.
Hårdhedsværdier for svejsede samlinger af DSS-prøver (a) halvsektion af svejsede prøver og (b) hel sektion af svejsede samlinger.
De forskellige faser til stede i den svejsede DSS 2205 med E1, E2 og C elektroder blev opnået, og XRD spektrene for diffraktionsvinklen 2\(\theta\) er vist i fig. 5. Toppe af austenit (\(\gamma\) ) og ferrit (\(\alpha\)) faser blev identificeret ved diffraktionsvinkler på 43° og 44°, hvilket endegyldigt bekræfter, at svejsesammensætningen er tofaset 65 rustfrit stål.at DSS BM kun viser austenitiske (\(\gamma\)) og ferritiske (\(\alpha\)) faser, hvilket bekræfter de mikrostrukturelle resultater præsenteret i figur 1 og 2. 6c, 7c og 9c.Den ferritiske (\(\alpha\)) fase observeret med DSS BM og den høje top i svejsningen til elektrode C er indikativ for dens korrosionsbestandighed, da denne fase har til formål at øge stålets korrosionsbestandighed, som Davison og Redmond66 har anført, stabiliserer tilstedeværelsen af ​​ferritstabiliserende elementer, såsom Cr og Mo, effektivt den passive film af materialet i chloridholdige miljøer.Tabel 5 viser den ferrit-austenitiske fase ved kvantitativ metallografi.Forholdet mellem volumenfraktionen af ​​den ferrit-austenitiske fase i elektrodens C svejsede samlinger opnås ca. (≈1:1).Den lave ferritfase (\(\alpha\))-fasesammensætning af svejsninger med E1- og E2-elektroder i volumenfraktionsresultaterne (tabel 5) indikerer en mulig følsomhed over for et korrosivt miljø, hvilket blev bekræftet ved elektrokemisk analyse.bekræftet (fig. 10a,b)), da ferritfasen giver høj styrke og beskyttelse mod klorid-induceret spændingskorrosion.Dette bekræftes yderligere af de lave hårdhedsværdier observeret i svejsningerne af elektroderne E1 og E2 i fig.4a,b, som er forårsaget af den lave andel af ferrit i stålkonstruktionen (tabel 5).Tilstedeværelsen af ​​ubalancerede austenitiske (\(\gamma\)) og ferritiske (\(\alpha\)) faser i svejsede samlinger ved hjælp af E2-elektroder indikerer stålets faktiske sårbarhed over for ensartet korrosionsangreb.Tværtimod indikerer XPA-spektrene for tofaset stål af svejsede samlinger med E1- og C-elektroder sammen med resultaterne af BM normalt tilstedeværelsen af ​​austenitiske og ferritiske stabiliserende elementer, hvilket gør materialet nyttigt i byggeriet og den petrokemiske industri , fordi argumenterede Jimenez et al.65;Davidson & Redmond66;Shamant og andre67.
Optiske mikrofotografier af svejsede samlinger af E1-elektroder med forskellige svejsegeometrier: (a) HAZ, der viser fusionslinjen, (b) HAZ, der viser fusionslinjen ved større forstørrelse, (c) BM for den ferritisk-austenitiske fase, (d) svejsegeometri , (e) Viser overgangszonen i nærheden, (f) HAZ viser den ferritisk-austenitiske fase ved højere forstørrelse, (g) Svejsezonen viser den ferritisk-austenitiske fase Trækfase.
Optiske mikrofotografier af E2-elektrodesvejsninger ved forskellige svejsegeometrier: (a) HAZ, der viser fusionslinjen, (b) HAZ, der viser fusionslinjen ved højere forstørrelse, (c) BM for den ferritisk-austenitiske bulkfase, (d) svejsegeometri, (e) ) viser overgangszonen i nærheden, (f) HAZ viser den ferritisk-austenitiske fase ved højere forstørrelse, (g) svejsezone, der viser den ferritisk-austenitiske fase.
Figur 6a-c og viser for eksempel den metallografiske struktur af DSS-samlinger svejset ved hjælp af en E1-elektrode ved forskellige svejsegeometrier (Figur 6d), hvilket angiver, hvor de optiske mikrofotografier blev taget ved forskellige forstørrelser.På fig.6a, b, f – overgangszoner af svejsede samlinger, der viser faseligevægtsstrukturen af ​​ferrit-austenit.Figur 7a-c og for eksempel viser også OM af en DSS-forbindelse svejset ved hjælp af en E2-elektrode ved forskellige svejsegeometrier (figur 7d), der repræsenterer OM-analysepunkterne ved forskellige forstørrelser.På fig.7a,b,f viser overgangszonen for en svejset samling i ferritisk-austenitisk ligevægt.OM i svejsezonen (WZ) er vist i fig.1 og fig.2. Svejsninger til elektroderne E1 og E2 henholdsvis 6g og 7g.OM på BM er vist i figur 1 og 2. I fig.6c, e og 7c, e viser tilfældet med svejsede samlinger med henholdsvis elektroderne El og E2.Det lyse område er austenitfasen og det mørke sorte område er ferritfasen.Faseligevægte i den varmepåvirkede zone (HAZ) nær fusionslinjen indikerede dannelsen af ​​Cr2N-præcipitater, som vist i SEM-BSE-mikrograferne i fig.8a,b og bekræftet i fig.9a,b.Tilstedeværelsen af ​​Cr2N observeret i ferritfasen af ​​prøverne i fig.8a,b og bekræftet af SEM-EMF-punktanalyse og EMF-linjediagrammer af svejste dele (Fig. 9a-b), skyldes den højere svejsevarmetemperatur.Cirkulation accelererer tilførslen af ​​krom og nitrogen, da høj temperatur i svejsningen øger diffusionskoefficienten for nitrogen.Disse resultater understøtter undersøgelser af Ramirez et al.68 og Herenyu et al.69, der viser, at uanset nitrogenindhold aflejres Cr2N normalt på ferritkorn, korngrænser og α/\(\gamma\) grænser, som også foreslået af andre forskere.70,71.
(a) plet-SEM-EMF-analyse (1, 2 og 3) af en svejset samling med E2;
Overflademorfologien af ​​repræsentative prøver og deres tilsvarende EMF'er er vist i fig.10a-c.På fig.Figur 10a og 10b viser SEM-mikrofotografier og deres EMF-spektre af svejsede samlinger under anvendelse af elektroderne El og E2 i henholdsvis svejsezonen, og i fig.10c viser SEM-mikrofotografier og EMF-spektre af OM-holdige austenit- (\(\gamma\))- og ferrit- (\(\alpha\))-faser uden udfældninger.Som vist i EDS-spektret i fig. 10a giver procentdelen af ​​Cr (21,69 vægt-%) og Mo (2,65 vægt-%) sammenlignet med 6,25 vægt-% Ni en fornemmelse af den tilsvarende balance i den ferrit-austenitiske fase.Mikrostruktur med en høj reduktion i indholdet af krom (15,97 vægt-%) og molybdæn (1,06 vægt-%) sammenlignet med et højt indhold af nikkel (10,08 vægt-%) i mikrostrukturen af ​​svejsningen af ​​elektrode E2, vist i fig.1. Sammenlign.EMF-spektrum 10b.Den nåleformede form med finere austenitisk struktur set i WZ vist i fig.10b bekræfter den mulige udtømning af de ferritiserende elementer (Cr og Mo) i svejsningen og udfældningen af ​​chromnitrid (Cr2N) - den austenitiske fase.Fordelingen af ​​nedbørspartikler langs grænserne for de austenitiske (\(\gamma\)) og ferritiske (\(\alpha\)) faser af DSS-svejsede samlinger bekræfter dette udsagn72,73,74.Dette resulterer også i dens dårlige korrosionsevne, da Cr anses for at være hovedelementet til dannelse af en passiv film, der forbedrer den lokale korrosionsbestandighed af stål59,75 som vist i fig. 10b.Det kan ses, at BM i SEM-mikrofotografiet i fig. 10c viser stærk kornforfining, da dets EDS-spektrumresultater viser Cr (23,32 vægt-%), Mo (3,33 vægt-%) og Ni (6,32 vægt).%) gode kemiske egenskaber.%) som et vigtigt legeringselement til kontrol af ligevægtsmikrostrukturen af ​​den ferrit-austenitiske fase af DSS76-strukturen.Resultaterne af den sammensatte EMF-spektroskopiske analyse af de svejsede samlinger af E1-elektroden retfærdiggør dens brug i konstruktion og let aggressive miljøer, da austenitdannere og ferritstabilisatorer i mikrostrukturen overholder DSS AISI 220541.72-standarden for svejsede samlinger, 77.
SEM-mikrofotografier af svejsede samlinger, hvor (a) elektrode E1 i svejsezonen har et EMF-spektrum, (b) elektrode E2 i svejsezonen har et EMF-spektrum, (c) OM har et EMF-spektrum.
I praksis er det blevet observeret, at DSS-svejsninger størkner i en fuldt ferritisk (F-mode) tilstand, med austenitkerner, der nukleerer under den ferritiske solvus-temperatur, som hovedsageligt er afhængig af chrom til nikkel-ækvivalentforholdet (Creq/Nieq) (> 1,95 udgør mode F) Nogle forskere har bemærket denne effekt af stål på grund af Cr og Mo's stærke diffusionsevne som ferritdannende elementer i ferritfasen8078,79.Det er tydeligt, at DSS 2205 BM indeholder en høj mængde Cr og Mo (viser højere Creq), men har et lavere Ni-indhold end svejsningen med E1, E2 og C elektroder, hvilket bidrager til et højere Creq/Nieq-forhold.Dette er også tydeligt i den aktuelle undersøgelse, som vist i tabel 4, hvor Creq/Nieq-forholdet blev bestemt for DSS 2205 BM over 1,95.Det kan ses, at svejsninger med elektroderne E1, E2 og C hærder i henholdsvis austenitisk-ferritisk tilstand (AF-tilstand), austenitisk tilstand (A-tilstand) og ferritisk-austenitisk tilstand på grund af det højere indhold af bulk-tilstand (FA-tilstand). .), som vist i tabel 4, er indholdet af Ni, Cr og Mo i svejsningen mindre, hvilket indikerer, at Creq/Nieq-forholdet er lavere end for BM.Den primære ferrit i E2-elektrodesvejsningerne havde en vermikulær ferritmorfologi, og det bestemte Creq/Nieq-forhold var 1,20 som beskrevet i tabel 4.
På fig.11a viser Open Circuit Potential (OCP) versus tid for en AISI DSS 2205 stålkonstruktion i 3,5 % NaCl-opløsning.Det kan ses, at ORP-kurven skifter mod et mere positivt potentiale, hvilket indikerer udseendet af en passiv film på overfladen af ​​metalprøven, et fald i potentialet indikerer generaliseret korrosion, og et næsten konstant potentiale over tid indikerer dannelsen af ​​en passiv film over tid., Prøvens overflade er stabil og har en Sticky 77. Kurverne viser de eksperimentelle substrater under stabile forhold for alle prøver i en elektrolyt indeholdende 3,5 % NaCl-opløsning, med undtagelse af prøve 7 (svejsesamling med C-elektrode), som viser lidt ustabilitet.Denne ustabilitet kan sammenlignes med tilstedeværelsen af ​​chloridioner (Cl-) i opløsning, som i høj grad kan accelerere korrosionsreaktionen og derved øge graden af ​​korrosion.Observationer under OCP-scanning uden påført potentiale viste, at Cl i reaktionen kan påvirke prøvernes modstand og termodynamiske stabilitet i aggressive miljøer.Ma et al.81 og Lotho et al.5 bekræftede påstanden om, at Cl- spiller en rolle i at accelerere nedbrydningen af ​​passive film på underlag og derved bidrager til yderligere slid.
Elektrokemisk analyse af de undersøgte prøver: (a) udvikling af RSD afhængig af tid og (b) potentiodynamisk polarisering af prøverne i 3,5% NaCl-opløsning.
På fig.11b præsenterer en sammenlignende analyse af de potentiodynamiske polarisationskurver (PPC) af svejsede samlinger af elektroderne E1, E2 og C under påvirkning af en 3,5% NaCl-opløsning.Svejste BM-prøver i PPC og 3,5% NaCl-opløsning viste passiv adfærd.Tabel 5 viser de elektrokemiske analyseparametre for prøverne opnået fra PPC-kurverne, såsom Ecorr (korrosionspotentiale) og Epit (pitting-korrosionspotentiale) og deres tilhørende afvigelser.Sammenlignet med andre prøver nr. 2 og nr. 5, svejset med elektroderne E1 og E2, viste prøver nr. 1 og nr. 7 (BM og svejsede samlinger med elektrode C) et højt potentiale for grubetæring i NaCl-opløsning (fig. 11b) ).Førstnævntes højere passiveringsegenskaber sammenlignet med sidstnævnte skyldes balancen i stålets mikrostrukturelle sammensætning (austenitiske og ferritiske faser) og koncentrationen af ​​legeringselementer.På grund af tilstedeværelsen af ​​ferrit og austenitiske faser i mikrostrukturen, har Resendea et al.82 understøttede DSS's passive adfærd i aggressive medier.Den lave ydeevne af prøver svejset med E1- og E2-elektroder kan være forbundet med udtømning af de vigtigste legeringselementer, såsom Cr og Mo, i svejsezonen (WZ), da de stabiliserer ferritfasen (Cr og Mo), fungerer som passivatorer Legeringer i austenitisk fase af oxideret stål.Effekten af ​​disse elementer på pitting-modstanden er større i den austenitiske fase end i den ferritiske fase.Af denne grund undergår den ferritiske fase passivering hurtigere end den austenitiske fase, der er forbundet med polarisationskurvens første passiveringsområde.Disse elementer har en betydelig indvirkning på DSS-grubemodstanden på grund af deres højere grubetistens i den austenitiske fase sammenlignet med den ferritiske fase.Derfor er den hurtige passivering af ferritfasen 81 % højere end austenitfasen.Selvom Cl-in-opløsning har en stærk negativ effekt på stålfilmens passiveringsevne83.Følgelig vil stabiliteten af ​​den passiverende film af prøven blive stærkt reduceret84.Fra tabel.6 viser også, at korrosionspotentialet (Ecorr) af svejsede samlinger med E1 elektrode er noget mindre stabile i opløsning sammenlignet med svejsede samlinger med E2 elektrode.Dette bekræftes også af de lave værdier af hårdheden af ​​svejsninger ved hjælp af elektroderne E1 og E2 i fig.4a,b, hvilket skyldes det lave indhold af ferrit (tabel 5) og det lave indhold af chrom og molybdæn (tabel 4) i stålkonstruktionen fremstillet af.Det kan konkluderes, at korrosionsbestandigheden af ​​stål i det simulerede havmiljø stiger med faldende svejsestrøm og falder med lavt Cr- og Mo-indhold og lavt ferritindhold.Dette udsagn stemmer overens med en undersøgelse af Salim et al.85 om effekten af ​​svejseparametre såsom svejsestrøm på korrosionsintegriteten af ​​svejste stål.Efterhånden som klorid trænger ind i stålet på forskellige måder, såsom kapillær absorption og diffusion, dannes gruber (grubetæring) med ujævn form og dybde.Mekanismen er væsentlig anderledes i opløsninger med højere pH, hvor de omgivende (OH-) grupper blot tiltrækkes af ståloverfladen, hvilket stabiliserer den passive film og giver yderligere beskyttelse til ståloverfladen25,86.Den bedste korrosionsbestandighed af prøver nr. 1 og nr. 7 skyldes hovedsageligt tilstedeværelsen i stålstrukturen af ​​en stor mængde δ-ferrit (tabel 5) og en stor mængde Cr og Mo (tabel 4), da grad af grubetæring er hovedsageligt til stede i stål, svejset ved DSS-metoden, i delenes austenitiske fasestruktur.Den kemiske sammensætning af legeringen spiller således en afgørende rolle for korrosionsevnen af ​​den svejste samling87,88.Derudover blev det observeret, at prøverne svejset ved hjælp af E1- og C-elektroderne i denne undersøgelse viste lavere Ecorr-værdier fra PPC-kurverne end dem, der var svejset med E2-elektroden fra OCP-kurverne (tabel 5).Derfor starter anoderegionen ved et lavere potentiale.Denne ændring skyldes hovedsageligt den delvise stabilisering af passiveringslaget dannet på overfladen af ​​prøven og den katodiske polarisering, der opstår før fuld stabilisering af OCP89 er opnået.På fig.12a og b viser 3D optiske profileringsbilleder af eksperimentelt korroderede prøver under forskellige svejsebetingelser.Det kan ses, at prøvernes pitkorrosionsstørrelse stiger med det lavere pitkorrosionspotentiale, der skabes af den høje svejsestrøm på 110 A (fig. 12b), sammenlignelig med grubetæringsstørrelsen opnået for svejsninger med et lavere svejsestrømforhold på 90 A. (Fig. 12a).Dette bekræfter Mohammed90's påstand om, at der dannes slipbånd på overfladen af ​​prøven for at ødelægge overfladepassiveringsfilmen ved at udsætte substratet for en 3,5% NaCl-opløsning, så chloridet begynder at angribe, hvilket får materialet til at opløses.
SEM-EDS-analysen i tabel 4 viser, at PREN-værdierne for hver austenitisk fase er højere end for ferrit i alle svejsninger og BM.Påbegyndelsen af ​​pitting ved ferrit/austenit-grænsefladen accelererer ødelæggelsen af ​​det passive materialelag på grund af inhomogeniteten og adskillelsen af ​​elementer, der forekommer i disse områder91.I modsætning til den austenitiske fase, hvor pitting-modstandsækvivalenten (PRE)-værdien er højere, skyldes pitting-initiering i den ferritiske fase den lavere PRE-værdi (tabel 4).Austenitfasen ser ud til at indeholde en betydelig mængde austenitstabilisator (nitrogenopløselighed), som giver en højere koncentration af dette grundstof og derfor højere modstandsdygtighed over for pitting92.
På fig.Figur 13 viser kritiske pittemperaturkurver for E1-, E2- og C-svejsninger.I betragtning af, at strømtætheden steg til 100 µA/cm2 på grund af grubetæring under ASTM-testen, er det klart, at @110A svejsningen med E1 viste en minimums grubetæthed på 27,5°C efterfulgt af E2 @ 90A lodning viser en CPT på 40 °C, og i tilfældet med C@110A er den højeste CPT 41°C.De observerede resultater er i god overensstemmelse med de observerede resultater af polarisationstests.
De mekaniske egenskaber og korrosionsadfærd af duplex rustfri stålsvejsninger blev undersøgt ved hjælp af de nye E1- og E2-elektroder.Den alkaliske elektrode (E1) og den sure elektrode (E2), der blev brugt i SMAW-processen, blev med succes coatet med en fluxsammensætning med et samlet dækningsforhold på 1,7 mm og et alkalisk indeks på henholdsvis 2,40 og 0,40.Den termiske stabilitet af flusmidler fremstillet under anvendelse af TGA i et inert medium er blevet evalueret.Tilstedeværelsen af ​​et højt indhold af TiO2 (%) i fluxmatrixen forbedrede slaggefjernelsen af ​​svejsninger til elektroder belagt med surt flux (E2) sammenlignet med elektroder belagt med basisk flux (E1).Selvom de to coatede elektroder (E1 og E2) har en god buestartevne.Svejseforhold, især varmetilførsel, svejsestrøm og hastighed, spiller en afgørende rolle for at opnå austenit/ferrit fasebalancen i DSS 2205 svejsninger og svejsningens fremragende mekaniske egenskaber.Samlingerne svejset med E1-elektroden viste fremragende trækegenskaber (forskydning 0,2% YS = 497 MPa og UTS = 732 MPa), hvilket bekræfter, at de basiske flux-belagte elektroder har et højt basicitetsindeks sammenlignet med de sure flux-belagte elektroder.Elektroder udviser bedre mekaniske egenskaber med lav alkalinitet.Det er indlysende, at der i de svejsede samlinger af elektroder med en ny belægning (E1 og E2) ikke er nogen ligevægt i den ferrit-austenitiske fase, hvilket blev afsløret ved hjælp af OES- og SEM-EDS-analyse af svejsningen og kvantificeret ved volumenfraktionen i svejsningen.Metallografi bekræftede deres SEM-undersøgelse.mikrostrukturer.Dette skyldes hovedsageligt udtømningen af ​​legeringselementer som Cr og Mo og den mulige frigivelse af Cr2N under svejsning, hvilket bekræftes af EDS-linjescanning.Dette understøttes yderligere af de lave hårdhedsværdier observeret i svejsninger med E1 og E2 elektroder på grund af deres lave andel af ferrit og legeringselementer i stålkonstruktionen.Evidenskorrosionspotentialet (Ecorr) af svejsningerne ved hjælp af E1-elektroden viste sig at være lidt mindre modstandsdygtige over for opløsningskorrosion sammenlignet med svejsningerne med E2-elektroden.Dette bekræfter effektiviteten af ​​de nyudviklede elektroder i svejsninger testet i 3,5 % NaCl-miljø uden flusblandingslegeringssammensætning.Det kan konkluderes, at korrosionsbestandigheden i det simulerede havmiljø stiger med faldende svejsestrøm.Således blev udfældningen af ​​karbider og nitrider og det efterfølgende fald i korrosionsbestandigheden af ​​svejsede samlinger ved hjælp af E1 og E2 elektroder forklaret med en øget svejsestrøm, hvilket førte til en ubalance i fasebalancen af ​​svejsede samlinger fra dual-purpose stål.
Efter anmodning vil data til denne undersøgelse blive leveret af den respektive forfatter.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. og Liimatainen J. Mikrostruktur af super duplex rustfrit stål dannet ved pulvermetallurgi varm isostatisk presning i industriel varmebehandling.Metal.Alma Mater.trance.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. og Kitagawa Y. Mikrostrukturkontrol ved sammenføjning af moderne rustfrit stål.I behandling af nye materialer til avanceret elektromagnetisk energi, 419-422 (2005).
Smook O. Mikrostruktur og egenskaber af super duplex rustfrit stål af moderne pulvermetallurgi.Royal Institute of Technology (2004)
Lotto, TR og Babalola, P. Polariseringskorrosionsadfærd og mikrostrukturel analyse af AA1070 aluminium- og siliciumcarbidmatrixkompositter ved syrekloridkoncentrationer.Overbevisende ingeniør.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. og Ferro P. Svejseproces, mikrostrukturel ændring og endelige egenskaber af duplex og super duplex rustfrit stål.Duplex rustfrit stål 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. og Karaaslan A. Indflydelse af udglødningstid og afkølingshastighed på aflejringsprocessen i tofaset korrosionsbestandigt stål.Metal.videnskaben.varmebehandling.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S og Ravi K. Udvikling af magert duplex rustfrit stål (LDSS) med fremragende mekaniske og korrosionsegenskaber i laboratoriet.Avanceret alma mater.opbevaringstank.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. og Isgor OB Metallurgiske og elektrokemiske egenskaber af super duplex rustfrit stålbeklædningslag på blødt stålsubstrater opnået ved laserlegering i et pulverlag.videnskaben.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. og Kuroda, K. Bestræbelser på at spare nikkel i austenitisk rustfrit stål.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. og Gonome F. Udvikling af en ny serie af magert duplex rustfrit stål.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON Steel Technical Report No. 126 (2021).