321 nerezová špirálová rúrka chemické zloženie Mechanické vlastnosti a korózne správanie duplexného nerezového zvaru s novou elektródou

Ďakujeme, že ste navštívili Nature.com.Používate verziu prehliadača s obmedzenou podporou CSS.Pre najlepší zážitok vám odporúčame použiť aktualizovaný prehliadač (alebo vypnúť režim kompatibility v programe Internet Explorer).Okrem toho, aby sme zabezpečili nepretržitú podporu, zobrazujeme stránku bez štýlov a JavaScriptu.
Posuvníky zobrazujúce tri články na snímke.Na posúvanie medzi snímkami použite tlačidlá späť a ďalej, na posúvanie sa po jednotlivých snímkach použite tlačidlá ovládača posúvania na konci.

Chemické zloženie špirálovej rúrky z nehrdzavejúcej ocele 321

Chemické zloženie špirálových rúrok z nehrdzavejúcej ocele 321 je nasledovné:
- Uhlík: 0,08% max
- Mangán: 2,00% max
- Nikel: 9,00 % min

Mechanické vlastnosti špirálovej rúrky z nehrdzavejúcej ocele 321

Podľa výrobcu špirálových rúrok z nehrdzavejúcej ocele 321 sú mechanické vlastnosti špirálových rúr z nehrdzavejúcej ocele 321 uvedené v tabuľke nižšie: Pevnosť v ťahu (psi) Pevnosť v ťahu (psi) Predĺženie (%)

Aplikácie a použitie špirálovej rúrky z nehrdzavejúcej ocele 321

V mnohých strojárskych aplikáciách sú mechanické a korózne vlastnosti duplexných nerezových (DSS) zváraných konštrukcií najdôležitejšími faktormi.Aktuálna štúdia skúmala mechanické vlastnosti a koróznu odolnosť duplexných nerezových zvarov v prostredí simulujúcom 3,5 % NaCl pomocou špeciálne navrhnutej novej elektródy bez pridania legujúcich prvkov do vzoriek taviva.Na zváranie dosiek DSS boli na elektródach E1 a E2 použité dva rôzne typy tavív so základným indexom 2,40 a 0,40.Tepelná stabilita kompozícií taviva bola hodnotená pomocou termogravimetrickej analýzy.Chemické zloženie, ako aj mechanické a korózne vlastnosti zvarových spojov boli hodnotené pomocou emisnej spektroskopie v súlade s rôznymi normami ASTM.Röntgenová difrakcia sa používa na určenie fáz prítomných v DSS zvaroch a skenovací elektrón s EDS sa používa na kontrolu mikroštruktúry zvarov.Pevnosť v ťahu zvarových spojov vyrobených elektródami E1 bola v rozmedzí 715-732 MPa, elektródami E2 – 606-687 MPa.Zvárací prúd sa zvýšil z 90 A na 110 A a zvýšila sa aj tvrdosť.Lepšie mechanické vlastnosti majú zvarové spoje s elektródami E1 obalenými bázickými tavivami.Oceľová konštrukcia má vysokú odolnosť proti korózii v prostredí 3,5% NaCl.To potvrdzuje funkčnosť zvarových spojov vyrobených s novo vyvinutými elektródami.Výsledky sú diskutované z hľadiska úbytku legujúcich prvkov, ako je Cr a Mo, pozorovaného vo zvaroch s obalenými elektródami E1 a E2, a uvoľňovania Cr2N vo zvaroch vyrobených pomocou elektród E1 a E2.
Historicky prvá oficiálna zmienka o duplexnej nehrdzavejúcej oceli (DSS) pochádza z roku 1927, kedy sa používala len na určité odliatky a vo väčšine technických aplikácií sa nepoužívala kvôli vysokému obsahu uhlíka1.Následne sa však štandardný obsah uhlíka znížil na maximálnu hodnotu 0,03 % a tieto ocele sa stali široko používanými v rôznych oblastiach2,3.DSS je skupina zliatin s približne rovnakým množstvom feritu a austenitu.Výskum ukázal, že feritická fáza v DSS poskytuje vynikajúcu ochranu proti koróznemu praskaniu vyvolanému chloridmi (SCC), ktoré bolo dôležitou otázkou pre austenitické nehrdzavejúce ocele (ASS) v 20. storočí.Na druhej strane v niektorých strojárskych a iných odvetviach4 rastie dopyt po skladovaní rýchlosťou až 20 % ročne.Túto inovatívnu oceľ s dvojfázovou austeniticko-feritickou štruktúrou je možné získať vhodným výberom zloženia, fyzikálno-chemickou a termomechanickou rafináciou.V porovnaní s jednofázovou nehrdzavejúcou oceľou má DSS vyššiu medzu klzu a vynikajúcu schopnosť odolávať SCC5, 6, 7, 8. Duplexná štruktúra dáva týmto oceliam neprekonateľnú pevnosť, húževnatosť a zvýšenú odolnosť proti korózii v agresívnom prostredí s obsahom kyselín, chloridov kyselín, morská voda a korozívne chemikálie9.Vzhľadom na ročné kolísanie cien zliatin niklu (Ni) na bežnom trhu dosiahla štruktúra DSS, najmä typ s nízkym obsahom niklu (štíhla DSS), veľa vynikajúcich úspechov v porovnaní s tvárne centrovaným kubickým (FCC) železom10, 11. Problém návrhov ASE je v tom, že sú vystavené rôznym drsným podmienkam.Preto sa rôzne inžinierske oddelenia a spoločnosti snažia propagovať alternatívne nehrdzavejúce ocele s nízkym obsahom niklu (Ni), ktoré fungujú rovnako dobre alebo lepšie ako tradičné ASS s vhodnou zvárateľnosťou a používajú sa v priemyselných aplikáciách, ako sú výmenníky tepla s morskou vodou a chemický priemysel.nádoba 13 do prostredia s vysokou koncentráciou chloridov.
V modernom technologickom pokroku zohráva zváraná výroba zásadnú úlohu.Typicky sú konštrukčné prvky DSS spojené oblúkovým zváraním v ochrannej atmosfére plynu alebo oblúkovým zváraním v ochrannej atmosfére plynu.Zvar je ovplyvnený najmä zložením elektródy použitej na zváranie.Zváracie elektródy pozostávajú z dvoch častí: kovu a taviva.Najčastejšie sú elektródy potiahnuté tavivom, zmesou kovov, ktoré pri rozklade uvoľňujú plyny a vytvárajú ochrannú trosku na ochranu zvaru pred znečistením, zvyšujú stabilitu oblúka a pridávajú legujúcu zložku na zlepšenie kvality zvárania14 .Liatina, hliník, nehrdzavejúca oceľ, mäkká oceľ, vysokopevná oceľ, meď, mosadz a bronz sú niektoré kovy zváracích elektród, zatiaľ čo celulóza, železný prášok a vodík sú niektoré z používaných taviacich materiálov.Niekedy sa do zmesi taviva pridáva aj sodík, titán a draslík.
Niektorí výskumníci sa pokúsili študovať vplyv konfigurácie elektród na mechanickú a koróznu integritu zváraných oceľových konštrukcií.Singh a kol.15 skúmal vplyv zloženia taviva na predĺženie a pevnosť v ťahu zvarov zváraných zváraním pod tavivom.Výsledky ukazujú, že CaF2 a NiO sú hlavnými determinantmi pevnosti v ťahu v porovnaní s prítomnosťou FeMn.Chirag a kol.16 skúmali zlúčeniny SMAW zmenou koncentrácie rutilu (TiO2) v zmesi elektródových tokov.Zistilo sa, že vlastnosti mikrotvrdosti sa zvýšili v dôsledku zvýšenia percenta a migrácie uhlíka a kremíka.Kumar [17] študoval návrh a vývoj aglomerovaných tavív pre zváranie oceľových plechov pod tavivom.Nwigbo a Atuanya18 skúmali použitie spojív na báze kremičitanu sodného bohatého na draslík na výrobu tavív pre oblúkové zváranie a našli zvary s vysokou pevnosťou v ťahu 430 MPa a prijateľnou štruktúrou zŕn.Lothongkum et al.19 použili potenciokinetickú metódu na štúdium objemového podielu austenitu v duplexnej nehrdzavejúcej oceli 28Cr–7Ni–O–0,34N v roztoku NaCl nasýtenom vzduchom v koncentrácii 3,5 % hm.v podmienkach pH.a 27 °C.Duplexné aj mikroduplexné nehrdzavejúce ocele vykazujú rovnaký účinok dusíka na korózne správanie.Dusík neovplyvnil korózny potenciál ani rýchlosť pri pH 7 a 10, avšak korózny potenciál pri pH 10 bol nižší ako pri pH 7. Na druhej strane, pri všetkých študovaných úrovniach pH sa potenciál začal zvyšovať so zvyšujúcim sa obsahom dusíka .Lacerda a kol.20 študoval pitting duplexných nehrdzavejúcich ocelí UNS S31803 a UNS S32304 v 3,5 % roztoku NaCl pomocou cyklickej potenciodynamickej polarizácie.V 3,5 % hmotn. roztoku NaCl sa na dvoch skúmaných oceľových platniach zistili známky jamkovej korózie.Oceľ UNS S31803 má vyšší korózny potenciál (Ecorr), potenciál jamkovej korózie (Epit) a odolnosť voči polarizácii (Rp) ako oceľ UNS S32304.Oceľ UNS S31803 má vyššiu repasivitu ako oceľ UNS S32304.Podľa štúdie Jiang et al.[21], reaktivačný pík zodpovedajúci dvojitej fáze (austenitovej a feritovej fáze) duplexnej nehrdzavejúcej ocele obsahuje až 65 % feritového zloženia a hustota feritového reaktivačného prúdu sa zvyšuje so zvyšujúcim sa časom tepelného spracovania.Je dobre známe, že austenitická a feritická fáza vykazujú rôzne elektrochemické reakcie pri rôznych elektrochemických potenciáloch21,22,23,24.Abdo et al.25 použili potenciodynamické merania polarizačnej spektroskopie a elektrochemickej impedančnej spektroskopie na štúdium elektrochemicky indukovanej korózie laserom zváranej zliatiny 2205 DSS v umelej morskej vode (3,5 % NaCl) v podmienkach meniacej sa kyslosti a zásaditosti.Na exponovaných povrchoch testovaných vzoriek DSS bola pozorovaná jamková korózia.Na základe týchto zistení sa zistilo, že existuje proporcionálny vzťah medzi pH rozpúšťacieho média a odporom filmu vytvoreného v procese prenosu náboja, ktorý priamo ovplyvňuje tvorbu bodovej korózie a jej špecifikáciu.Účelom tejto štúdie bolo pochopiť, ako novo vyvinuté zloženie zváracích elektród ovplyvňuje mechanickú integritu a odolnosť proti opotrebovaniu zváraného DSS 2205 v prostredí 3,5 % NaCl.
Minerály taviva (zložky) použité vo formuláciách na poťahovanie elektród boli uhličitan vápenatý (CaCO3) z oblasti Obajana, štát Kogi, Nigéria, fluorid vápenatý (CaF2) zo štátu Taraba, Nigéria, oxid kremičitý (SiO2), prášok mastenca (Mg3Si4O10(OH) ))2) a rutil (Ti02) boli získané z Jos, Nigéria a kaolín (Al2(OH)4Si205) bol získaný z Kankara, Katsina State, Nigéria.Ako spojivo sa používa kremičitan draselný, získava sa z Indie.
Ako je uvedené v tabuľke 1, oxidy zložiek sa nezávisle odvážili na digitálnych váhach.Potom sa zmiešal so spojivom na báze kremičitanu draselného (23 % hmotn.) v elektrickom mixéri (model: 641-048) od Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) počas 30 minút, aby sa získala homogénna polotuhá pasta.Mokré zmiešané tavivo sa lisuje do valcového tvaru z briketovacieho stroja a privádza sa do vytláčacej komory pri tlaku 80 až 100 kg/cm2 a z komory na privádzanie drôtu sa privádza do vytláčacieho stroja z nehrdzavejúceho drôtu s priemerom 3,15 mm.Tavidlo sa privádza cez systém dýzy/dýzy a vstrekuje sa do extrudéra, aby sa vytlačili elektródy.Získal sa koeficient pokrytia 1,70 mm, pričom koeficient pokrytia je definovaný ako pomer priemeru elektródy k priemeru prameňa.Potom sa potiahnuté elektródy sušili na vzduchu počas 24 hodín a potom sa kalcinovali v muflovej peci (model PH-248-0571/5448) pri 150–250 °C\(-\) počas 2 hodín.Na výpočet alkality toku použite rovnicu.(1) 26;
Tepelná stabilita vzoriek taviva kompozícií E1 a E2 bola stanovená pomocou termogravimetrickej analýzy (TGA).Do TGA sa na analýzu vložila vzorka približne 25,33 mg taviva.Experimenty sa uskutočňovali v inertnom médiu získanom kontinuálnym prietokom N2 rýchlosťou 60 ml/min.Vzorka sa zahrievala z 30 °C na 1000 °C rýchlosťou zahrievania 10 °C/min.Podľa metód, ktoré uvádza Wang a kol.27, Xu a kol.28 a Dagwa a kol.29, sa z TGA grafov hodnotil tepelný rozklad a strata hmotnosti vzoriek pri určitých teplotách.
Spracujte dve platne DSS 300 x 60 x 6 mm na prípravu na spájkovanie.V-drážka bola navrhnutá s 3 mm koreňovou medzerou, 2 mm koreňovým otvorom a uhlom drážky 60°.Platňa sa potom opláchla acetónom, aby sa odstránili možné kontaminanty.Dosky zvarte pomocou oblúkovej zváračky kovov (SMAW) s kladnou polaritou jednosmernej elektródy (DCEP) pomocou obalených elektród (E1 a E2) a referenčnej elektródy (C) s priemerom 3,15 mm.Obrábanie elektrickým výbojom (EDM) (model: Excetek-V400) sa použilo na obrábanie zváraných oceľových vzoriek na mechanické testovanie a charakterizáciu korózie.V tabuľke 2 je uvedený príklad kódu a popisu a v tabuľke 3 sú uvedené rôzne prevádzkové parametre zvárania používané na zváranie dosky DSS.Na výpočet zodpovedajúceho tepelného príkonu sa používa rovnica (2).
Pomocou optického emisného spektrometra (OES) Bruker Q8 MAGELLAN s vlnovou dĺžkou 110 až 800 nm a databázového softvéru SQL bolo stanovené chemické zloženie zvarových spojov elektród E1, E2 a C, ako aj vzoriek základného kovu.využíva medzeru medzi elektródou a testovanou kovovou vzorkou Generuje elektrickú energiu vo forme iskry.Vzorka komponentov sa odparí a rozpráši, po čom nasleduje atómová excitácia, ktorá následne vyžaruje špecifické čiarové spektrum31.Pre kvalitatívnu analýzu vzorky meria fotonásobič prítomnosť špecifického spektra pre každý prvok, ako aj intenzitu spektra.Potom použite rovnicu na výpočet ekvivalentného čísla odolnosti proti pittingu (PREN).(3) Pomer 32 a stavový diagram WRC 1992 sa používajú na výpočet ekvivalentov chrómu a niklu (Creq a Nieq) z rovníc.(4) a (5) sú 33 a 34;
Všimnite si, že PREN berie do úvahy len pozitívny vplyv troch hlavných prvkov Cr, Mo a N, pričom faktor dusíka x je v rozmedzí 16-30.Typicky sa x vyberie zo zoznamu 16, 20 alebo 30. Pri výskume duplexných nehrdzavejúcich ocelí sa na výpočet hodnôt PREN35,36 najčastejšie používa stredná hodnota 20.
Zvarové spoje vyrobené s použitím rôznych elektród boli testované v ťahu na univerzálnom testovacom stroji (Instron 8800 UTM) pri rýchlosti deformácie 0,5 mm/min v súlade s ASTM E8-21.Pevnosť v ťahu (UTS), medza klzu v šmyku 0,2 % (YS) a predĺženie boli vypočítané podľa ASTM E8-2137.
Zvarence DSS 2205 boli pred analýzou tvrdosti najskôr brúsené a leštené s použitím rôznych zrnitostí (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 a 1200).Zvárané vzorky boli vyrobené elektródami E1, E2 a C. Tvrdosť sa meria v desiatich (10) bodoch od stredu zvaru k základnému kovu s intervalom 1 mm.
Röntgenový difraktometer (D8 Discover, Bruker, Nemecko) nakonfigurovaný so softvérom Bruker XRD Commander na zber údajov a Fe-filtrovaným žiarením Cu-K-α s energiou 8,04 keV, čo zodpovedá vlnovej dĺžke 1,5406 Å a rýchlosti skenovania 3 ° Rozsah skenovania (20) min-1 je 38 až 103° pre fázovú analýzu s elektródami E1, E2 a C a BM prítomnými v DSS zvaroch.Rietveldova metóda zjemňovania sa použila na indexovanie jednotlivých fáz pomocou softvéru MAUD, ktorý opísal Lutterotti39.Na základe ASTM E1245-03 bola vykonaná kvantitatívna metalografická analýza mikroskopických obrazov zvarových spojov elektród E1, E2 a C pomocou softvéru Image J40.Výsledky výpočtu objemového podielu ferito-austenitickej fázy, ich priemerná hodnota a odchýlka sú uvedené v tabuľke.5. Ako je znázornené na vzorovej konfigurácii na obr.6d, analýza optickou mikroskopiou (OM) sa uskutočnila na PM a zvarových spojoch s elektródami E1 a E2 na štúdium morfológie vzoriek.Vzorky boli vyleštené brúsnym papierom z karbidu kremíka (SiC) so zrnitosťou 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 a 2000.Vzorky sa potom elektrolyticky leptali v 10 % vodnom roztoku kyseliny šťaveľovej pri teplote miestnosti pri napätí 5 V počas 10 s a umiestnili sa na optický mikroskop LEICA DM 2500 M na morfologickú charakterizáciu.Ďalšie leštenie vzorky sa uskutočnilo s použitím papiera z karbidu kremíka (SiC) so zrnitosťou 2500 na analýzu SEM-BSE.Okrem toho sa zvarové spoje skúmali na mikroštruktúru pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu s emisiou poľa (SEM) s ultravysokým rozlíšením (FEI NOVA NANOSEM 430, USA) vybaveného EMF.Vzorka s rozmermi 20 × 10 × 6 mm bola rozomletá pomocou rôznych SiC brúsnych papierov s veľkosťou od 120 do 2500. Vzorky boli elektrolyticky leptané v 40 g NaOH a 100 ml destilovanej vody pri napätí 5 V počas 15 s. namontované na držiaku vzorky umiestneného v komore SEM na analýzu vzoriek po prepláchnutí komory dusíkom.Elektrónový lúč generovaný zahriatym volfrámovým vláknom vytvára na vzorke mriežku na vytváranie obrazov pri rôznych zväčšeniach a výsledky EMF sa získali pomocou metód Roche et al.41 a Mokobi 42 .
Metóda elektrochemickej potenciodynamickej polarizácie podľa ASTM G59-9743 a ASTM G5-1444 bola použitá na vyhodnotenie degradačného potenciálu dosiek DSS 2205 zváraných elektródami El, E2 a C v prostredí 3,5 % NaCl.Elektrochemické testy sa uskutočnili pomocou počítačom riadeného prístroja Potentiostat-Galvanostat/ZRA (model: PC4/750, Gamry Instruments, USA).Elektrochemické testovanie sa uskutočnilo na trojelektródovom testovacom zariadení: DSS 2205 ako pracovná elektróda, nasýtená kalomelová elektróda (SCE) ako referenčná elektróda a grafitová tyčinka ako protielektróda.Merania sa uskutočňovali pomocou elektrochemického článku, v ktorom oblasť pôsobenia roztoku bola plocha pracovnej elektródy 0,78 cm2.Merania sa uskutočňovali medzi -1,0 V až +1,6 V potenciálmi na vopred stabilizovanom OCP (vo vzťahu k OCP) pri rýchlosti skenovania 1,0 mV/s.
Elektrochemické testy kritickej teploty proti bodovej korózii sa uskutočňovali v 3,5 % NaCl na vyhodnotenie odolnosti proti bodovej korózii zvarov vyrobených s elektródami El, E2 a C.jasne na bodovom potenciáli v PB (medzi pasívnou a transpasívnou oblasťou) a na zváraných vzorkách s E1, E2, elektródami C. Preto sa vykonávajú merania CPT na presné určenie potenciálu bodového rozdelenia prídavných materiálov na zváranie.CPT testovanie bolo vykonané v súlade s duplexnými správami o zváraní nehrdzavejúcej ocele45 a ASTM G150-1846.Z každej ocele na zváranie (S-110A, E1-110A, E2-90A) boli vyrezané vzorky s plochou 1 cm2, vrátane základne, zvaru a zón HAZ.Vzorky boli vyleštené pomocou brúsneho papiera a 1 um práškovej suspenzie oxidu hlinitého v súlade so štandardnými postupmi prípravy metalografických vzoriek.Po vyleštení sa vzorky čistili ultrazvukom v acetóne počas 2 minút.Do testovacej cely CPT sa pridal 3,5 % testovací roztok NaCl a počiatočná teplota sa nastavila na 25 °C pomocou termostatu (Neslab RTE-111).Po dosiahnutí počiatočnej testovacej teploty 25 °C sa plyn Ar fúkal 15 minút, potom sa vzorky umiestnili do cely a 15 minút sa meral OCF.Vzorka sa potom polarizovala privedením napätia 0,3 V pri počiatočnej teplote 25 °C a prúd sa meral 10 minút45.Začnite zahrievať roztok rýchlosťou 1 °C/min na 50 °C.Počas zahrievania testovaného roztoku sa snímač teploty používa na nepretržité monitorovanie teploty roztoku a ukladanie údajov o čase a teplote a potenciostat/galvanostat sa používa na meranie prúdu.Ako protielektróda sa použila grafitová elektróda a všetky potenciály sa merali vzhľadom na referenčnú elektródu Ag/AgCl.Počas testu sa uskutočňovalo preplachovanie argónom.
Na obr.1 je znázornené zloženie (v hmotnostných percentách) zložiek taviva F1 a F2 použitých na výrobu alkalických (E1) a kyslých (E2) elektród.Index zásaditosti toku sa používa na predpovedanie mechanických a metalurgických vlastností zvarových spojov.F1 je zložka taviva používaného na obaľovanie elektród E1, ktorá sa nazýva alkalický tok, pretože jeho bázický index je > 1,2 (tj 2,40), a F2 je tavivo používané na poťahovanie elektród E2, ktoré sa kvôli svojej zásaditosti nazýva kyslé tavidlo. index < 0,9 (teda 2,40).0,40).Je zrejmé, že elektródy obalené zásaditými tavidlami majú vo väčšine prípadov lepšie mechanické vlastnosti ako elektródy obalené kyslými tavidlami.Táto charakteristika je funkciou dominancie zásaditého oxidu v systéme zloženia taviva pre elektródu E1.Naopak, odstraňovanie trosky (separovateľnosť) a nízky rozstrek pozorovaný v spojoch zváraných elektródami E2 sú charakteristické pre elektródy s kyslým povlakom taviva s vysokým obsahom rutilu.Toto pozorovanie je v súlade so zisteniami Gill47, že vplyv obsahu rutilu na odpojiteľnosť trosky a nízky rozstrek elektród potiahnutých kyslým tokom prispieva k rýchlemu zmrazeniu trosky.Kaolín v tavivom systéme použitom na potiahnutie elektród El a E2 sa použil ako lubrikant a prášok mastenca zlepšil extrudovateľnosť elektród.Kremičitanové spojivá v taviacich systémoch prispievajú k lepšiemu zapáleniu oblúka a stabilite výkonu a okrem adhéznych vlastností zlepšujú oddeľovanie trosky v zváraných výrobkoch.Keďže CaCO3 je prerušovač siete (rozbíjač trosky) v tavive a má tendenciu vytvárať veľa dymu počas zvárania v dôsledku tepelného rozkladu na CaO a asi 44 % CO2, pomáha TiO2 (ako sieťotvorná látka/tvorba trosky) znižovať množstvo dymu počas zvárania.zváraním a tým zlepšiť odpojiteľnosť trosky, ako navrhuje Jing et al.48.Fluórové tavidlo (CaF2) je chemicky agresívne tavidlo, ktoré zlepšuje čistotu spájky.Jastrzębska a kol.49 uvádza vplyv fluoridového zloženia tohto zloženia taviva na vlastnosti čistoty zvaru.Typicky sa tavivo pridáva do oblasti zvaru, aby sa zlepšila stabilita oblúka, pridali sa legovacie prvky, vytvorila sa troska, zvýšila sa produktivita a zlepšila kvalita zvarového kúpeľa 50.
Krivky TGA-DTG znázornené na obr.2a a 2b je znázornený trojstupňový úbytok hmotnosti pri zahrievaní v teplotnom rozsahu 30 až 1000 °C v dusíkovej atmosfére.Výsledky na obrázkoch 2a a b ukazujú, že pre vzorky zásaditého a kyslého toku krivka TGA klesá priamo nadol, až kým sa nakoniec nestane rovnobežnou s teplotnou osou, približne 866,49 °C a 849,10 °C.Strata hmotnosti 1,30 % a 0,81 % na začiatku kriviek TGA na obr. 2a a 2b je spôsobená vlhkosťou absorbovanou zložkami taviva, ako aj odparovaním a dehydratáciou povrchovej vlhkosti.Hlavné rozklady vzoriek hlavného toku na druhom a treťom stupni na obr.2a sa vyskytli v teplotných rozsahoch 619,45 °C – 766,36 °C a 766,36 °C – 866,49 °C a percento ich straty hmotnosti bolo 2,84 a 9,48 %., resp.Zatiaľ čo pre vzorky kyslého taviva na obr. 7b, ktoré boli v teplotnom rozsahu 665,23 °C – 745,37 °C a 745,37 °C – 849,10 °C, ich percentuálny úbytok hmotnosti bol 0,81 a 6,73 %, čo bolo pripísané tepelný rozklad.Pretože zložky taviva sú anorganické, prchavé látky sú obmedzené na zmes taviva.Preto je redukcia a oxidácia strašná.To je v súlade s výsledkami Balogun et al.51, Kamli et al.52 a Adeleke et al.53.Súčet úbytku hmotnosti vzorky taviva pozorovaný na obr.2a a 2b je 13,26 % a 8,43 %, v tomto poradí.Menšia strata hmotnosti vzoriek toku na obr.2b je spôsobená vysokými teplotami topenia Ti02 a Si02 (1843 a 1710 °C v tomto poradí) ako hlavných oxidov, ktoré tvoria zmes taviva54,55, zatiaľ čo Ti02 a Si02 majú nižšie teploty topenia.teplota topenia Primárny oxid: CaCO3 (825 °C) vo vzorke taviva na obr.2a56.Tieto zmeny teploty topenia primárnych oxidov v zmesiach tavív dobre uvádzajú Shi a kol.54, Ringdalen a kol.55 a Du a kol.56.Pozorovaním kontinuálneho úbytku hmotnosti na obr. 2a a 2b možno dospieť k záveru, že vzorky taviva použité v povlakoch elektród E1 a E2 podliehajú jednostupňovému rozkladu, ako navrhuje Brown57.Teplotný rozsah procesu je možné vidieť z derivačných kriviek (% hmotn.) na obr.2a a b.Pretože krivka TGA nemôže presne opísať špecifickú teplotu, pri ktorej systém toku prechádza fázovou zmenou a kryštalizáciou, derivát TGA sa používa na určenie presnej hodnoty teploty každého javu (fázovej zmeny) ako endotermického píku na prípravu systému toku.
Krivky TGA-DTG znázorňujúce tepelný rozklad (a) alkalického toku pre povlak elektródy E1 a (b) kyslého toku pre povlak elektródy E2.
Tabuľka 4 ukazuje výsledky spektrofotometrickej analýzy a SEM-EDS analýzy základného kovu DSS 2205 a zvarov vyrobených s použitím elektród El, E2 a C.El a E2 ukázali, že obsah chrómu (Cr) prudko klesol na 18,94 a 17,04 % a obsah molybdénu (Mo) bol 0,06 a 0,08 %.hodnoty zvarov s elektródami E1 a E2 sú nižšie.To je mierne v súlade s vypočítanou hodnotou PREN pre feriticko-austenitickú fázu z analýzy SEM-EDS.Preto je možné vidieť, že pitting začína vo fáze s nízkymi hodnotami PREN (zvary z E1 a E2), v podstate ako je popísané v tabuľke 4. To svedčí o ochudobnení a možnom vyzrážaní zliatiny vo zvare.Následne je zníženie obsahu Cr a Mo legujúcich prvkov vo zvaroch vyrobených pomocou elektród E1 a E2 a ich nízke hodnoty jamkového ekvivalentu (PREN) uvedené v tabuľke 4, čo vytvára problém pre udržanie odolnosti v agresívnom prostredí, najmä v chloridovom prostredí.- prostredie obsahujúce.Relatívne vysoký obsah niklu (Ni) 11,14 % a povolená hranica obsahu mangánu vo zvarových spojoch elektród E1 a E2 mohli mať pozitívny vplyv na mechanické vlastnosti zvarencov používaných v podmienkach simulujúcich morskú vodu (obr. 3). ).boli vyrobené s použitím práce Yuana a Oy58 a Jinga a kol.48 o vplyve kompozícií s vysokým obsahom niklu a mangánu na zlepšenie mechanických vlastností DSS zváraných štruktúr v náročných prevádzkových podmienkach.
Výsledky skúšky ťahom pre (a) UTS a 0,2 % priehyb YS a (b) rovnomerné a úplné predĺženie a ich štandardné odchýlky.
Pevnostné vlastnosti základného materiálu (BM) a zvarových spojov vyrobených z vyvinutých elektród (E1 a E2) a komerčne dostupnej elektródy (C) boli hodnotené pri dvoch rôznych zváracích prúdoch 90 A a 110 A. 3(a) resp. (b) ukážte UTS, YS s 0,2% posunom spolu s ich predĺžením a údajmi o štandardnej odchýlke.Výsledky offsetu UTS a YS 0,2 % získané z obr.3a ukazujú optimálne hodnoty pre vzorku č.1 (BM), vzor č.3 (zvar E1), vzorka č.5 (zvar E2) a vzorka č.6 (zvary s C) sú 878 a 616 MPa, 732 a 497 MPa, 687 a 461 MPa a 769 a 549 MPa, v tomto poradí, a ich príslušné štandardné odchýlky.Z obr.110 A) sú vzorky očíslované 1, 2, 3, 6 a 7 s minimálnymi odporúčanými ťahovými vlastnosťami nad 450 MPa v ťahovej skúške a 620 MPa pri ťahovej skúške, ktorú navrhol Grocki32.Predĺženie zvarových vzoriek elektródami E1, E2 a C, reprezentované vzorkami č. 2, č. 3, č. 4, č. 5, č. 6 a č. 7, pri zváracích prúdoch 90 A a 110 A, odráža plasticitu a poctivosť.vzťah k základným kovom.Nižšia ťažnosť bola vysvetlená možnými chybami zvárania alebo zložením toku elektródy (obr. 3b).Možno konštatovať, že BM duplexná nehrdzavejúca oceľ a zvarové spoje s elektródami E1, E2 a C vo všeobecnosti majú výrazne vyššie ťahové vlastnosti vzhľadom na ich relatívne vysoký obsah niklu (tabuľka 4), ale táto vlastnosť bola pozorovaná pri zvarových spojoch.Menej účinný E2 sa získava z kyslého zloženia taviva.Gunn59 demonštroval vplyv niklových zliatin na zlepšenie mechanických vlastností zvarových spojov a riadenie fázovej rovnováhy a distribúcie prvkov.To opäť potvrdzuje skutočnosť, že elektródy vyrobené zo základných kompozícií tavív majú lepšie mechanické vlastnosti ako elektródy vyrobené z kyslých zmesí tavív, ako navrhuje Bang et al.60.Významne sa tak prispelo k doterajším poznatkom o vlastnostiach zvarového spoja novej obalenej elektródy (E1) s dobrými ťahovými vlastnosťami.
Na obr.4a a 4b sú znázornené Vickersove charakteristiky mikrotvrdosti experimentálnych vzoriek zvarových spojov elektród E1, E2 a C. 4a ukazuje výsledky tvrdosti získané z jedného smeru vzorky (od WZ po BM) a na obr.4b ukazuje výsledky tvrdosti získané na oboch stranách vzorky.Hodnoty tvrdosti získané pri zváraní vzoriek č. 2, 3, 4 a 5, čo sú zvarové spoje s elektródami E1 a E2, môžu byť spôsobené hrubozrnnou štruktúrou pri tuhnutí v zváracích cykloch.Prudký nárast tvrdosti bol pozorovaný ako v hrubozrnnej HAZ, tak aj v jemnozrnnej HAZ všetkých vzoriek č. 2-7 (pozri kódy vzoriek v tabuľke 2), čo možno vysvetliť možnou zmenou mikroštruktúry zvar ako výsledok vzoriek chrómového zvaru je bohatý na emisie (Cr23C6) .V porovnaní s inými vzorkami zvárania 2, 3, 4 a 5 sú hodnoty tvrdosti zvarových spojov vzoriek č. 6 a 7 na obr.4a a 4b vyššie (tabuľka 2).Podľa Mohammeda a kol.61 a Nowackiho a Lukoje62 to môže byť spôsobené vysokou hodnotou feritu δ a indukovanými zvyškovými napätiami vo zvare, ako aj ochudobnením legujúcich prvkov, ako je Mo a Cr vo zvare.Hodnoty tvrdosti všetkých uvažovaných experimentálnych vzoriek v oblasti BM sa zdajú byť konzistentné.Trend výsledkov analýzy tvrdosti zváraných vzoriek je v súlade so závermi iných výskumníkov61,63,64.
Hodnoty tvrdosti zvarových spojov vzoriek DSS (a) polovičný prierez zvarových vzoriek a (b) plný prierez zvarových spojov.
Boli získané rôzne fázy prítomné v zváranom DSS 2205 s elektródami El, E2 a C a XRD spektrá pre difrakčný uhol 2\(\theta\) sú znázornené na obr. 5. Vrcholy austenitu (\(\gama\) ) a feritové (\(\alpha\)) fázy boli identifikované pri difrakčných uhloch 43° a 44°, čo presvedčivo potvrdilo, že zloženie zvaru je dvojfázová nehrdzavejúca oceľ 65.že DSS BM vykazuje len austenitickú (\(\gama\)) a feritickú (\(\alpha\)) fázu, čo potvrdzuje mikroštrukturálne výsledky prezentované na obrázkoch 1 a 2. 6c, 7c a 9c.Feritická (\(\alpha\)) fáza pozorovaná pri DSS BM a vysoký vrchol vo zvare k elektróde C svedčia o jej odolnosti proti korózii, keďže cieľom tejto fázy je zvýšiť odolnosť ocele proti korózii, ako to urobili Davison a Redmond66 Prítomnosť feritových stabilizačných prvkov, ako je Cr a Mo, účinne stabilizuje pasívny film materiálu v prostrediach s obsahom chloridov.Tabuľka 5 ukazuje feritovo-austenitickú fázu kvantitatívnou metalografiou.Pomer objemového podielu ferito-austenitickej fázy v zvarových spojoch elektródy C sa dosiahne približne (≈1:1).Nízkoferitové (\(\alpha\)) fázové zloženie zvarencov s použitím elektród E1 a E2 vo výsledkoch objemových frakcií (tabuľka 5) naznačuje možnú citlivosť na korozívne prostredie, čo bolo potvrdené elektrochemickou analýzou.potvrdené (obr. 10a,b)), pretože feritová fáza poskytuje vysokú pevnosť a ochranu proti koróznemu praskaniu vyvolanému chloridmi.Toto ďalej potvrdzujú nízke hodnoty tvrdosti pozorované vo zvaroch elektród E1 a E2 na obr.4a,b, ktoré sú spôsobené nízkym podielom feritu v oceľovej konštrukcii (tab. 5).Prítomnosť nevyvážených austenitických (\(\gama\)) a feritických (\(\alpha\)) fáz v zvarových spojoch s použitím elektród E2 naznačuje skutočnú zraniteľnosť ocele voči rovnomernému napadnutiu koróziou.Naopak, spektrá XPA dvojfázových ocelí zvarových spojov s elektródami E1 a C spolu s výsledkami BM zvyčajne naznačujú prítomnosť austenitických a feritických stabilizačných prvkov, vďaka čomu je materiál užitočný v stavebníctve a petrochemickom priemysle. , pretože tvrdil Jimenez a kol.65;Davidson & Redmond66;Šamant a ďalší67.
Optické mikrofotografie zvarových spojov elektród E1 s rôznymi geometriami zvaru: (a) HAZ zobrazujúce líniu fúzie, (b) HAZ zobrazujúce líniu fúzie pri väčšom zväčšení, (c) BM pre feriticko-austenitickú fázu, (d) geometria zvaru , (e) Zobrazuje blízku prechodovú zónu, (f) HAZ zobrazuje feriticko-austenitickú fázu pri väčšom zväčšení, (g) Zóna zvaru zobrazuje feriticko-austenitickú fázu Ťahovú fázu.
Optické mikrofotografie zvarov elektródy E2 pri rôznych geometriách zvarov: (a) HAZ zobrazujúce líniu fúzie, (b) HAZ zobrazujúce líniu fúzie pri väčšom zväčšení, (c) BM pre feriticko-austenitickú objemovú fázu, (d) geometria zvaru, (e) ) zobrazujúci prechodovú zónu v blízkosti, (f) HAZ zobrazujúci feriticko-austenitickú fázu pri väčšom zväčšení, (g) zváraciu oblasť zobrazujúcu feriticko-austenitickú fázu.
Obrázky 6a–c a napríklad znázorňujú metalografickú štruktúru spojov DSS zváraných pomocou elektródy E1 pri rôznych zváracích geometriách (obrázok 6d), čo naznačuje, kde boli urobené optické mikrofotografie pri rôznych zväčšeniach.Na obr.6a, b, f – prechodové zóny zvarových spojov, demonštrujúce fázovú rovnovážnu štruktúru ferito-austenitu.Obrázky 7a-c a napríklad tiež zobrazujú OM spoja DSS zváraného pomocou elektródy E2 pri rôznych geometriách zvárania (obrázok 7d), predstavujúce body analýzy OM pri rôznych zväčšeniach.Na obr.7a,b,f znázorňujú prechodovú zónu zvarového spoja vo feriticko-austenitickej rovnováhe.OM v zóne zvárania (WZ) je znázornené na obr.1 a obr.2. Zvary pre elektródy E1 a E2 6g a 7g.OM na BM je znázornené na obrázkoch 1 a 2. Na obr.6c, e a 7c, e znázorňujú prípad zvarových spojov s elektródami El a E2.Svetlá oblasť je austenitová fáza a tmavá čierna oblasť je feritová fáza.Fázová rovnováha v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ) v blízkosti fúznej línie indikovala tvorbu precipitátov Cr2N, ako je znázornené na mikrografoch SEM-BSE na obr.8a,b a potvrdené na obr.9a,b.Prítomnosť Cr2N pozorovaná vo feritovej fáze vzoriek na obr.8a,b a potvrdené bodovou analýzou SEM-EMF a čiarovými diagramami EMF zváraných dielov (obr. 9a-b), je spôsobené vyššou teplotou zváracieho tepla.Cirkulácia urýchľuje zavádzanie chrómu a dusíka, pretože vysoká teplota vo zvare zvyšuje koeficient difúzie dusíka.Tieto výsledky podporujú štúdie Ramireza a kol.68 a Herenyua a kol.69, ktoré ukazujú, že bez ohľadu na obsah dusíka sa Cr2N zvyčajne ukladá na feritových zrnách, hraniciach zŕn a hraniciach α/\(\gama\), ako tiež naznačujú iných výskumníkov.70,71.
a) bodová analýza SEM-EMF (1, 2 a 3) zvarového spoja s E2;
Morfológia povrchu reprezentatívnych vzoriek a ich zodpovedajúce EMF sú znázornené na obr.10a–c.Na obr.Obrázky 10a a 10b znázorňujú mikrografy SEM a ich EMF spektrá zvarových spojov s použitím elektród El a E2 v zóne zvárania, v tomto poradí a na obr.10c ukazuje SEM mikrofotografie a EMF spektrá OM obsahujúceho austenitovú (\(\gama\)) a feritovú (\(\alpha\)) fázy bez akýchkoľvek precipitátov.Ako je znázornené v spektre EDS na obr. 10a, percento Cr (21,69 % hmotn. a Mo (2,65 % hmotn.) v porovnaní s 6,25 % hmotn. Ni dáva zmysel pre zodpovedajúcu rovnováhu feritovo-austenitickej fázy.Mikroštruktúra s vysokým znížením obsahu chrómu (15,97 hm. %) a molybdénu (1,06 hm. %) v porovnaní s vysokým obsahom niklu (10,08 hm. %) v mikroštruktúre zvarového spoja elektródy E2, znázornenej na Obr. obr.1. Porovnaj.EMF spektrum 10b.Ihličkovitý tvar s jemnozrnnejšou austenitickou štruktúrou videný na WZ znázornenom na obr.10b potvrdzuje možné vyčerpanie feritizačných prvkov (Cr a Mo) vo zvare a precipitáciu nitridu chrómu (Cr2N) – austenitickej fázy.Distribúcia precipitačných častíc pozdĺž hraníc austenitickej (\(\gama\)) a feritickej (\(\alpha\)) fázy DSS zvarových spojov potvrdzuje toto tvrdenie72,73,74.To má tiež za následok jej slabé korózne vlastnosti, pretože Cr sa považuje za hlavný prvok na vytvorenie pasívneho filmu, ktorý zlepšuje lokálnu odolnosť ocele proti korózii59,75, ako je znázornené na obr. 10b.Je možné vidieť, že BM na mikrofotografii SEM na obr. 10c ukazuje silné zjemnenie zrna, pretože výsledky jeho EDS spektra ukazujú Cr (23,32 hmotn. %), Mo (3,33 hmotn. %) a Ni (6,32 hmotn.).%) dobré chemické vlastnosti.%) ako dôležitý legovací prvok na kontrolu rovnovážnej mikroštruktúry ferito-austenitickej fázy štruktúry DSS76.Výsledky kompozičnej EMF spektroskopickej analýzy zvarových spojov elektródy E1 odôvodňujú jej použitie v stavebníctve a mierne agresívnom prostredí, keďže austenitové formovače a feritové stabilizátory v mikroštruktúre vyhovujú norme DSS AISI 220541.72 pre zvarové spoje, 77.
SEM mikrofotografie zvarových spojov, kde (a) elektróda E1 zóny zvárania má spektrum EMF, (b) elektróda E2 zóny zvárania má spektrum EMF, (c) OM má spektrum EMF.
V praxi sa pozorovalo, že DSS zvary tuhnú v plne feritickom (F-režime) s austenitovými jadrami nukleujúcimi pod teplotou feritického solvusu, ktorá závisí hlavne od pomeru ekvivalentu chrómu a niklu (Creq/Nieq) (> 1,95 predstavuje mód F) Niektorí výskumníci zaznamenali tento efekt ocele v dôsledku silnej difúznej schopnosti Cr a Mo ako prvkov tvoriacich ferit vo feritovej fáze8078,79.Je zrejmé, že DSS 2205 BM obsahuje vysoké množstvo Cr a Mo (vykazuje vyšší Creq), ale má nižší obsah Ni ako zvar s elektródami E1, E2 a C, čo prispieva k vyššiemu pomeru Creq/Nieq.Je to zrejmé aj v súčasnej štúdii, ako je uvedené v tabuľke 4, kde bol pomer Creq/Nieq určený pre DSS 2205 BM nad 1,95.Je vidieť, že zvary s elektródami E1, E2 a C vytvrdzujú v austeniticko-feritickom režime (režim AF), v austenitickom režime (režim A) a feriticko-austenitickom režime v dôsledku vyššieho obsahu objemového režimu (režim FA) .), ako je uvedené v tabuľke 4, obsah Ni, Cr a Mo vo zvare je nižší, čo naznačuje, že pomer Creq/Nieq je nižší ako pomer BM.Primárny ferit vo zvaroch elektródy E2 mal morfológiu vermikulárneho feritu a stanovený pomer Creq/Nieq bol 1,20, ako je opísané v tabuľke 4.
Na obr.11a ukazuje potenciál otvoreného okruhu (OCP) v závislosti od času pre oceľovú konštrukciu AISI DSS 2205 v 3,5 % roztoku NaCl.Je možné vidieť, že krivka ORP sa posúva smerom k pozitívnejšiemu potenciálu, čo naznačuje výskyt pasívneho filmu na povrchu vzorky kovu, pokles potenciálu naznačuje všeobecnú koróziu a takmer konštantný potenciál v priebehu času naznačuje tvorbu pasívny film v priebehu času., Povrch vzorky je stabilný a má Sticky 77. Krivky znázorňujú experimentálne substráty za stabilných podmienok pre všetky vzorky v elektrolyte obsahujúcom 3,5 % roztok NaCl, s výnimkou vzorky 7 (zvarový spoj s C-elektródou), ktorý vykazuje malú nestabilitu.Túto nestabilitu možno prirovnať k prítomnosti chloridových iónov (Cl-) v roztoku, ktoré môžu značne urýchliť koróznu reakciu, a tým zvýšiť stupeň korózie.Pozorovania počas OCP skenovania bez aplikovaného potenciálu ukázali, že Cl v reakcii môže ovplyvniť odolnosť a termodynamickú stabilitu vzoriek v agresívnom prostredí.Ma a spol.81 a Lotho a kol.5 potvrdilo tvrdenie, že Cl- zohráva úlohu pri urýchľovaní degradácie pasívnych filmov na substrátoch, čím prispieva k ďalšiemu opotrebovaniu.
Elektrochemická analýza študovaných vzoriek: (a) vývoj RSD v závislosti od času a (b) potenciodynamická polarizácia vzoriek v 3,5% roztoku NaCl.
Na obr.11b uvádza porovnávaciu analýzu potenciodynamických polarizačných kriviek (PPC) zvarových spojov elektród E1, E2 a C pod vplyvom 3,5 % roztoku NaCl.Zvárané vzorky BM v PPC a 3,5% roztoku NaCl vykazovali pasívne správanie.Tabuľka 5 ukazuje parametre elektrochemickej analýzy vzoriek získaných z PPC kriviek, ako je Ecorr (potenciál korózie) a Epit (potenciál bodovej korózie) a ich súvisiace odchýlky.V porovnaní s ostatnými vzorkami č. 2 a č. 5, zváranými elektródami E1 a E2, vzorky č. 1 a č. 7 (BM a zvarové spoje s elektródou C) vykazovali vysoký potenciál bodovej korózie v roztoku NaCl (obr. 11b ).Vyššie pasivačné vlastnosti ocele v porovnaní s druhou sú spôsobené rovnováhou mikroštrukturálneho zloženia ocele (austenitická a feritická fáza) a koncentráciou legujúcich prvkov.Vzhľadom na prítomnosť feritových a austenitických fáz v mikroštruktúre, Resendea et al.82 podporilo pasívne správanie DSS v agresívnych médiách.Nízky výkon vzoriek zváraných elektródami E1 a E2 môže súvisieť s úbytkom hlavných legujúcich prvkov, ako sú Cr a Mo, v zóne zvárania (WZ), pretože stabilizujú feritovú fázu (Cr a Mo), pôsobia ako pasivátory Zliatiny v austenitickej fáze oxidovaných ocelí.Vplyv týchto prvkov na odolnosť proti jamkovej korózii je väčší v austenitickej fáze ako vo feritickej fáze.Z tohto dôvodu feritická fáza prechádza pasiváciou rýchlejšie ako austenitická fáza spojená s prvou pasivačnou oblasťou polarizačnej krivky.Tieto prvky majú významný vplyv na odolnosť DSS proti jamkovej korózii v dôsledku ich vyššej odolnosti proti bodovej korózii v austenitickej fáze v porovnaní s feritickou fázou.Preto je rýchla pasivácia feritovej fázy o 81 % vyššia ako u austenitickej fázy.Hoci roztok Cl-in má silný negatívny vplyv na pasivačnú schopnosť oceľového filmu83.V dôsledku toho sa stabilita pasivačného filmu vzorky značne zníži84.Z tabuľky.6 tiež ukazuje, že korózny potenciál (Ecorr) zvarových spojov s elektródou E1 je o niečo menej stabilný v roztoku v porovnaní so zvarovými spojmi s elektródou E2.Potvrdzujú to aj nízke hodnoty tvrdosti zvarov pri použití elektród E1 a E2 na obr.4a,b, čo je spôsobené nízkym obsahom feritu (tabuľka 5) a nízkym obsahom chrómu a molybdénu (tabuľka 4) v oceľovej konštrukcii z .Možno konštatovať, že korózna odolnosť ocelí v simulovanom morskom prostredí sa zvyšuje s klesajúcim zváracím prúdom a klesá s nízkym obsahom Cr a Mo a nízkym obsahom feritu.Toto tvrdenie je v súlade so štúdiou Salima a kol.85 o vplyve parametrov zvárania, ako je zvárací prúd, na koróznu integritu zváraných ocelí.Keď chlorid preniká do ocele rôznymi spôsobmi, ako je kapilárna absorpcia a difúzia, vytvárajú sa jamky (bodková korózia) nerovnomerného tvaru a hĺbky.Mechanizmus je výrazne odlišný v roztokoch s vyšším pH, kde sú okolité (OH-) skupiny jednoducho priťahované k povrchu ocele, stabilizujúc pasívny film a poskytujú dodatočnú ochranu povrchu ocele25,86.Najlepšia korózna odolnosť vzoriek č. 1 a č. 7 je spôsobená najmä prítomnosťou veľkého množstva δ-feritu v oceľovej konštrukcii (tabuľka 5) a veľkého množstva Cr a Mo (tabuľka 4), pretože Úroveň bodovej korózie je prítomná najmä v oceli, zváranej metódou DSS, v štruktúre austenitickej fázy dielov.Chemické zloženie zliatiny teda hrá rozhodujúcu úlohu v koróznom výkone zvarového spoja87,88.Okrem toho sa pozorovalo, že vzorky zvárané pomocou elektród E1 a C v tejto štúdii vykazovali nižšie hodnoty Ecorr z kriviek PPC ako vzorky zvárané pomocou elektródy E2 z kriviek OCP (tabuľka 5).Preto oblasť anódy začína na nižšom potenciáli.Táto zmena je spôsobená najmä čiastočnou stabilizáciou pasivačnej vrstvy vytvorenej na povrchu vzorky a katódovou polarizáciou, ku ktorej dochádza pred dosiahnutím úplnej stabilizácie OCP89.Na obr.12a a 12b znázorňujú 3D optické profilovacie obrazy experimentálne skorodovaných vzoriek za rôznych podmienok zvárania.Je možné vidieť, že veľkosť bodovej korózie vzoriek sa zvyšuje s nižším potenciálom bodovej korózie vytváraným vysokým zváracím prúdom 110 A (obr. 12b), čo je porovnateľné s veľkosťou bodovej korózie získanou pre zvary s nižším pomerom zváracieho prúdu 90 A. (obr. 12a).To potvrdzuje tvrdenie Mohammeda90, že na povrchu vzorky sa vytvárajú klzné pásy, ktoré zničia povrchový pasivačný film vystavením substrátu 3,5% roztoku NaCl, takže chlorid začne napádať a spôsobí rozpustenie materiálu.
Analýza SEM-EDS v tabuľke 4 ukazuje, že hodnoty PREN každej austenitickej fázy sú vyššie ako hodnoty feritu vo všetkých zvaroch a BM.Iniciácia pittingu na rozhraní ferit/austenit urýchľuje deštrukciu vrstvy pasívneho materiálu v dôsledku nehomogenity a segregácie prvkov vyskytujúcich sa v týchto oblastiach91.Na rozdiel od austenitickej fázy, kde je hodnota ekvivalentu odolnosti voči pittingu (PRE) vyššia, iniciácia bodovej korózie vo feritickej fáze je spôsobená nižšou hodnotou PRE (tabuľka 4).Zdá sa, že austenitová fáza obsahuje značné množstvo stabilizátora austenitu (rozpustnosť dusíka), ktorý poskytuje vyššiu koncentráciu tohto prvku a tým aj vyššiu odolnosť proti bodaniu92.
Na obr.Obrázok 13 ukazuje krivky kritickej bodovej teploty pre zvary E1, E2 a C.Vzhľadom na to, že prúdová hustota sa zvýšila na 100 µA/cm2 v dôsledku jamkovej jamky počas testu ASTM, je jasné, že zvar @110A s E1 vykazoval minimálnu kritickú teplotu jamkovej korózie 27,5 °C, po ktorej nasledovalo spájkovanie E2 @ 90A vykazuje CPT 40 °C a v prípade C110A je najvyšší CPT 41 °C.Pozorované výsledky sú v dobrej zhode s pozorovanými výsledkami polarizačných testov.
Mechanické vlastnosti a korózne správanie duplexných nerezových zvarov boli skúmané pomocou nových elektród E1 a E2.Alkalická elektróda (E1) a kyslá elektróda (E2) použité v procese SMAW boli úspešne potiahnuté kompozíciou taviva s celkovým pomerom pokrytia 1,7 mm a alkalickým indexom 2,40 a 0,40.Hodnotila sa tepelná stabilita tavív pripravených pomocou TGA v inertnom médiu.Prítomnosť vysokého obsahu TiO2 (%) v matrici taviva zlepšila odstraňovanie trosky zvarencov pre elektródy potiahnuté kyslým tavivom (E2) v porovnaní s elektródami potiahnutými zásaditým tavivom (E1).Hoci dve potiahnuté elektródy (E1 a E2) majú dobrú schopnosť spúšťania oblúka.Podmienky zvárania, najmä príkon tepla, zvárací prúd a rýchlosť, zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri dosahovaní rovnováhy austenit/ferit zvarov DSS 2205 a vynikajúcich mechanických vlastností zvaru.Spoje zvárané elektródou E1 vykazovali vynikajúce ťahové vlastnosti (šmyk 0,2 % YS = 497 MPa a UTS = 732 MPa), čo potvrdzuje, že elektródy obalené zásaditým tavivom majú vysoký index zásaditosti v porovnaní s elektródami obalené kyslým tavivom.Elektródy vykazujú lepšie mechanické vlastnosti s nízkou alkalitou.Je zrejmé, že vo zvarových spojoch elektród s novým povlakom (E1 a E2) nedochádza k rovnováhe ferito-austenitickej fázy, čo bolo zistené pomocou OES a SEM-EDS analýzy zvaru a kvantifikované objemovým zlomkom v r. zvar.Metalografia potvrdila ich štúdiu SEM.mikroštruktúry.Je to spôsobené najmä úbytkom legujúcich prvkov ako Cr a Mo a možným uvoľňovaním Cr2N pri zváraní, čo je potvrdené skenovaním čiary EDS.Toto je ďalej podporené nízkymi hodnotami tvrdosti pozorovanými pri zvaroch s elektródami E1 a E2 v dôsledku ich nízkeho podielu feritu a legujúcich prvkov v oceľovej konštrukcii.Evidenčný korózny potenciál (Ecorr) zvarov s použitím elektródy E1 sa ukázal byť o niečo menej odolný voči korózii roztoku v porovnaní so zvarmi s použitím elektródy E2.To potvrdzuje účinnosť novo vyvinutých elektród vo zvaroch testovaných v prostredí 3,5% NaCl bez zloženia zliatiny taviva.Možno konštatovať, že odolnosť proti korózii v simulovanom morskom prostredí sa zvyšuje s klesajúcim zváracím prúdom.Precipitácia karbidov a nitridov a následné zníženie koróznej odolnosti zvarových spojov pomocou elektród E1 a E2 sa teda vysvetlilo zvýšeným zváracím prúdom, čo viedlo k nerovnováhe fázovej rovnováhy zvarových spojov z dvojúčelových ocelí.
Údaje pre túto štúdiu na požiadanie poskytne príslušný autor.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. a Liimatainen J. Mikroštruktúra super duplexnej nehrdzavejúcej ocele vytvorenej práškovou metalurgiou izostatickým lisovaním za tepla v priemyselnom tepelnom spracovaní.Kovové.Alma mater.tranz.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. a Kitagawa Y. Kontrola mikroštruktúry pri spájaní moderných nehrdzavejúcich ocelí.In Processing New Materials for Advanced Electromagnetic Energy, 419-422 (2005).
Smook O. Mikroštruktúra a vlastnosti super duplexných nehrdzavejúcich ocelí modernej práškovej metalurgie.Kráľovský technologický inštitút (2004)
Lotto, TR a Babalola, P. Správanie polarizačnej korózie a mikroštrukturálna analýza matricových kompozitov AA1070 hliníka a karbidu kremíka pri koncentráciách kyslého chloridu.Presvedčivý inžinier.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. a Ferro P. Proces zvárania, mikroštrukturálna zmena a finálne vlastnosti duplexných a super duplexných nehrdzavejúcich ocelí.Duplexná nehrdzavejúca oceľ 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. a Karaaslan A. Vplyv doby žíhania a rýchlosti chladenia na proces vylučovania v dvojfázových oceliach odolných voči korózii.Kovové.veda.tepelné spracovanie.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S a Ravi K. Vývoj chudých duplexných nehrdzavejúcich ocelí (LDSS) s vynikajúcimi mechanickými a koróznymi vlastnosťami v laboratóriu.Pokročilá alma mater.zásobná nádrž.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. a Isgor OB Metalurgické a elektrochemické vlastnosti super duplexných povlakových vrstiev z nehrdzavejúcej ocele na substrátoch z mäkkej ocele získaných laserovým legovaním v práškovej vrstve.veda.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. a Kuroda, K. Úsilie o úsporu niklu v austenitických nehrdzavejúcich oceliach.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. a Gonome F. Vývoj novej série chudých duplexných nehrdzavejúcich ocelí.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. Technická správa NIPPON Steel č. 126 (2021).