321 nerūdijančio plieno suvyniotas vamzdis cheminė sudėtis Dvipusio nerūdijančio plieno siūlės su nauju elektrodu mechaninės savybės ir elgsena korozijoje

Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com.Naudojate naršyklės versiją su ribotu CSS palaikymu.Norėdami gauti geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“).Be to, norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodome be stilių ir JavaScript.
Slankikliai, rodantys tris straipsnius vienoje skaidrėje.Norėdami pereiti per skaidres, naudokite mygtukus „Atgal“ ir „Kitas“ arba, norėdami pereiti per kiekvieną skaidrę, naudokite skaidrių valdiklio mygtukus pabaigoje.

Nerūdijančio plieno 321 ritės vamzdžio cheminė sudėtis

321 nerūdijančio plieno ritinių vamzdžių cheminė sudėtis yra tokia:
- Anglies kiekis: maks. 0,08 %
- Manganas: maks. 2,00 %
- Nikelis: 9,00% min

Nerūdijančio plieno 321 ritės vamzdžio mechaninės savybės

Pagal nerūdijančio plieno 321 ritės vamzdžių gamintoją, nerūdijančio plieno 321 ritinių vamzdžių mechaninės savybės pateiktos žemiau: Tempiamasis stipris (psi) Taekumo stiprumas (psi) Pailgėjimas (%).

Nerūdijančio plieno 321 ritės vamzdžio taikymas ir naudojimas

Daugelyje inžinerinių pritaikymų svarbiausi veiksniai yra dvipusio nerūdijančio plieno (DSS) suvirintų konstrukcijų mechaninės ir korozinės savybės.Dabartiniame tyrime buvo tiriamos dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių mechaninės savybės ir atsparumas korozijai aplinkoje, kurioje imituojamas 3,5% NaCl, naudojant specialiai suprojektuotą naują elektrodą, į srauto mėginius nepridedant legiravimo elementų.DSS plokštėms suvirinti buvo naudojami du skirtingi srautų tipai, kurių pagrindinis indeksas yra 2,40 ir 0,40.Srauto kompozicijų terminis stabilumas buvo įvertintas naudojant termogravimetrinę analizę.Suvirintų jungčių cheminė sudėtis, mechaninės ir korozinės savybės buvo įvertintos naudojant emisijos spektroskopiją pagal įvairius ASTM standartus.Rentgeno spindulių difrakcija naudojama DSS suvirinimo siūlėse esančioms fazėms nustatyti, o skenuojantis elektronas su EDS – suvirinimo siūlių mikrostruktūrai apžiūrėti.E1 elektrodais suvirintų jungčių tempiamasis stipris buvo 715-732 MPa, E2 elektrodų – 606-687 MPa.Suvirinimo srovė padidinta nuo 90 A iki 110 A, taip pat padidintas kietumas.Suvirintos jungtys su E1 elektrodais, padengtais pagrindiniais srautais, pasižymi geresnėmis mechaninėmis savybėmis.Plieninė konstrukcija pasižymi dideliu atsparumu korozijai 3,5% NaCl aplinkoje.Tai patvirtina suvirintų jungčių, pagamintų naudojant naujai sukurtus elektrodus, tinkamumą.Rezultatai aptariami atsižvelgiant į legiruojančių elementų, tokių kaip Cr ir Mo, išeikvojimą, pastebėtą suvirinimo siūlėse su padengtais elektrodais E1 ir E2, ir Cr2N išsiskyrimą suvirinimo siūlėse, pagamintose naudojant elektrodus E1 ir E2.
Istoriškai pirmasis oficialus dvipusio nerūdijančio plieno (DSS) paminėjimas datuojamas 1927 m., kai jis buvo naudojamas tik tam tikriems liejiniams ir dėl didelio anglies kiekio nebuvo naudojamas daugelyje techninių pritaikymų1.Tačiau vėliau standartinis anglies kiekis buvo sumažintas iki didžiausios 0,03% vertės, ir šie plienai tapo plačiai naudojami įvairiose srityse2,3.DSS yra lydinių šeima, kurioje yra maždaug vienodas ferito ir austenito kiekis.Tyrimai parodė, kad DSS feritinė fazė puikiai apsaugo nuo chlorido sukelto įtempių korozijos įtrūkimų (SCC), o tai buvo svarbi austenitinio nerūdijančio plieno (ASS) problema XX amžiuje.Kita vertus, kai kuriose inžinerijos ir kitose pramonės šakose4 sandėliavimo poreikis auga iki 20 % per metus.Šį naujovišką plieną, turintį dvifazę austenitinę-feritinę struktūrą, galima gauti tinkamai parinkus kompoziciją, fiziškai cheminiu ir termomechaniniu rafinavimu.Palyginti su vienfaziu nerūdijančiu plienu, DSS pasižymi didesne takumo riba ir puikiu gebėjimu atlaikyti SCC5, 6, 7, 8. Dvipusė struktūra suteikia šiems plienams neprilygstamą stiprumą, kietumą ir padidina atsparumą korozijai agresyvioje aplinkoje, kurioje yra rūgščių, rūgščių chloridų, jūros vanduo ir ėsdinančios cheminės medžiagos9.Dėl metinių nikelio (Ni) lydinių kainų svyravimų bendrojoje rinkoje DSS struktūra, ypač mažai nikelio turinčio tipo (liesos DSS), pasiekė daug puikių laimėjimų, lyginant su kubiniu paviršiumi (FCC) geležimi10, 11. ASE dizaino problema yra ta, kad jie yra veikiami įvairiomis atšiauriomis sąlygomis.Todėl įvairūs inžinerijos skyriai ir įmonės stengiasi reklamuoti alternatyvius mažai nikelio (Ni) turinčius nerūdijančius plienus, kurių veikimas yra toks pat geras arba geresnis nei tradicinis ASS, turintis tinkamą suvirinamumą ir yra naudojamas pramonėje, pavyzdžiui, jūros vandens šilumokaičiuose ir chemijos pramonėje.13 talpykla, skirta aplinkai, kurioje yra didelė chloridų koncentracija.
Šiuolaikinėje technologijų pažangoje suvirinta gamyba atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį.Paprastai DSS konstrukciniai elementai sujungiami suvirinant dujomis ekranuotu lankiniu arba dujomis ekranuotu lankiniu suvirinimu.Suvirinimui daugiausia įtakos turi suvirinimui naudojamo elektrodo sudėtis.Suvirinimo elektrodai susideda iš dviejų dalių: metalo ir srauto.Dažniausiai elektrodai padengiami fliusu – metalų mišiniu, kuris irdamas išskiria dujas ir sudaro apsauginį šlaką, kad apsaugotų siūlę nuo užteršimo, padidintų lanko stabilumą ir įdedama legiravimo komponento, kad pagerintų suvirinimo kokybę14 .Ketaus, aliuminis, nerūdijantis plienas, švelnus plienas, didelio stiprumo plienas, varis, žalvaris ir bronza yra kai kurie suvirinimo elektrodų metalai, o celiuliozė, geležies milteliai ir vandenilis yra kai kurios naudojamos srauto medžiagos.Kartais į srauto mišinį taip pat pridedama natrio, titano ir kalio.
Kai kurie mokslininkai bandė ištirti elektrodų konfigūracijos poveikį suvirintų plieninių konstrukcijų mechaniniam ir koroziniam vientisumui.Singhas ir kt.15 ištirta srauto sudėties įtaka suvirintų povandeniniu lankiniu būdu suvirintų siūlių pailgėjimui ir tempimo stipriui.Rezultatai rodo, kad CaF2 ir NiO yra pagrindiniai tempimo stiprumo veiksniai, palyginti su FeMn buvimu.Chirag ir kt.16 tyrė SMAW junginius, keisdami rutilo (TiO2) koncentraciją elektrodų srauto mišinyje.Nustatyta, kad mikrokietumo savybės padidėjo dėl anglies ir silicio procentinės dalies bei migracijos padidėjimo.Kumaras [17] tyrė aglomeruotų srautų, skirtų plieno lakštų suvirinimui povandeniniu lanku, projektavimą ir kūrimą.Nwigbo ir Atuanya18 ištyrė kalio turinčių natrio silikatinių rišiklių panaudojimą lankinio suvirinimo srautams gaminti ir rado suvirinimo siūles, kurių tempiamasis stipris yra 430 MPa ir priimtina grūdėtumo struktūra.Lothongkum ir kt.19 panaudojo potenciokinetinį metodą austenito tūrinei daliai tirti dvipusiame nerūdijančiame pliene 28Cr–7Ni–O–0,34N oru prisotintame NaCl tirpale, kurio koncentracija 3,5 % masės.pH sąlygomis.ir 27°C.Tiek dvipusis, tiek mikro dupleksinis nerūdijantis plienas rodo tą patį azoto poveikį korozijai.Azotas neturėjo įtakos korozijos potencialui ar greičiui esant pH 7 ir 10, tačiau korozijos potencialas esant pH 10 buvo mažesnis nei esant pH 7. Kita vertus, esant visais tirtiems pH lygiams, potencialas pradėjo didėti didėjant azoto kiekiui. .Lacerda ir kt.20 ištyrė dupleksinių nerūdijančių plienų UNS S31803 ir UNS S32304 įdubimą 3,5 % NaCl tirpale naudojant ciklinę potenciodinaminę poliarizaciją.3,5 masės % NaCl tirpale ant dviejų tirtų plieninių plokščių buvo rasta duobėjimo požymių.UNS S31803 plienas turi didesnį korozijos potencialą (Ecorr), duobių potencialą (Epit) ir atsparumą poliarizacijai (Rp) nei UNS S32304 plienas.UNS S31803 plieno atsparumas yra didesnis nei UNS S32304 plieno.Remiantis Jiang ir kt.[21], reaktyvacijos smailė, atitinkanti dvipusio nerūdijančio plieno dvigubą fazę (austenito ir ferito fazę), apima iki 65% ferito sudėties, o ferito reaktyvacijos srovės tankis didėja ilgėjant terminio apdorojimo laikui.Gerai žinoma, kad austenitinės ir feritinės fazės turi skirtingas elektrochemines reakcijas esant skirtingiems elektrocheminiams potencialams 21, 22, 23, 24.Abdo ir kt.25 panaudojo potenciodinaminius poliarizacijos spektroskopijos ir elektrocheminės varžos spektroskopijos matavimus, tirdami elektrochemiškai sukeltą lazeriu suvirinto 2205 DSS lydinio koroziją dirbtiniame jūros vandenyje (3,5 % NaCl) įvairaus rūgštingumo ir šarmingumo sąlygomis.Taškinė korozija buvo pastebėta ant atvirų bandytų DSS bandinių paviršių.Remiantis šiomis išvadomis, nustatyta, kad tarp tirpstančios terpės pH ir krūvio perdavimo procese susidariusios plėvelės atsparumo yra proporcingas ryšys, kuris tiesiogiai įtakoja duobių susidarymą ir jo specifikaciją.Šio tyrimo tikslas buvo suprasti, kaip naujai sukurta suvirinimo elektrodų sudėtis veikia suvirinto DSS 2205 mechaninį ir dilimui atsparų vientisumą 3,5 % NaCl aplinkoje.
Elektrodų dangos kompozicijose naudojami srauto mineralai (ingredientai) buvo kalcio karbonatas (CaCO3) iš Obajana rajono, Kogi valstija, Nigerija, kalcio fluoridas (CaF2) iš Taraba valstijos, Nigerija, silicio dioksidas (SiO2), talko milteliai (Mg3Si4O10(OH). ) )2) ir rutilas (TiO2) buvo gauti iš Jos, Nigerija, o kaolinas (Al2(OH)4Si2O5) buvo gautas iš Kankara, Katsinos valstija, Nigerija.Kaip rišiklis naudojamas kalio silikatas, gaunamas iš Indijos.
Kaip parodyta 1 lentelėje, sudedamieji oksidai buvo atskirai pasverti skaitmeninėmis svarstyklėmis.Tada jis 30 minučių buvo maišomas su kalio silikato rišikliu (23 % masės) elektriniame maišytuve (modelis: 641-048) iš Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP), kad gautųsi homogeniška pusiau kieta pasta.Drėgnas sumaišytas srautas iš briketavimo mašinos presuojamas į cilindro formą ir tiekiamas į ekstruzijos kamerą 80–100 kg/cm2 slėgiu, o iš vielos padavimo kameros – į 3,15 mm skersmens nerūdijančios vielos ekstruderį.Srautas tiekiamas per purkštuko/štampavimo sistemą ir įpurškiamas į ekstruderį, kad išstumtų elektrodus.Gautas 1, 70 mm aprėpties koeficientas, kur aprėpties koeficientas apibrėžiamas kaip elektrodo skersmens ir gijos skersmens santykis.Tada padengti elektrodai buvo džiovinami ore 24 valandas, o po to 2 valandas kaitinami mufelinėje krosnyje (modelis PH-248-0571/5448) 150–250 °C (-\) temperatūroje.Naudokite lygtį srauto šarmingumui apskaičiuoti.(1) 26;
E1 ir E2 kompozicijų srauto mėginių terminis stabilumas nustatytas naudojant termogravimetrinę analizę (TGA).Analizei į TGA buvo įdėtas maždaug 25,33 mg srauto mėginys.Eksperimentai buvo atlikti inertinėje terpėje, gautoje nuolat tekant N2 60 ml/min greičiu.Mėginys kaitinamas nuo 30°C iki 1000°C, kai kaitinimo greitis yra 10°C/min.Taikant Wang et al.27, Xu et al.28 ir Dagwa et al.29 paminėtus metodus, iš TGA diagramų buvo įvertintas mėginių terminis skilimas ir masės praradimas esant tam tikroms temperatūroms.
Apdorokite dvi 300 x 60 x 6 mm DSS plokštes, kad paruoštumėte litavimui.V formos griovelis buvo suprojektuotas su 3 mm šaknies tarpu, 2 mm šaknies skyle ir 60° griovelio kampu.Tada plokštelė buvo nuplaunama acetonu, kad būtų pašalinti galimi teršalai.Suvirinkite plokštes naudodami ekranuotą metalinį lankinį suvirinimo aparatą (SMAW) su nuolatinės srovės elektrodo teigiamu poliškumu (DCEP), naudodami padengtus elektrodus (E1 ir E2) ir etaloninį elektrodą (C), kurio skersmuo 3,15 mm.Elektros iškrovos apdirbimas (EDM) (modelis: Excetek-V400) buvo naudojamas suvirintų plieno bandinių apdirbimui mechaniniams bandymams ir korozijai apibūdinti.2 lentelėje pateiktas pavyzdinis kodas ir aprašymas, o 3 lentelėje – įvairūs suvirinimo veikimo parametrai, naudojami suvirinant DSS plokštę.(2) lygtis naudojama atitinkamam šilumos kiekiui apskaičiuoti.
Naudojant Bruker Q8 MAGELLAN optinės emisijos spektrometrą (OES), kurio bangos ilgis yra nuo 110 iki 800 nm, ir SQL duomenų bazės programinę įrangą, buvo nustatyta elektrodų E1, E2 ir C suvirintų jungčių cheminė sudėtis bei netauriųjų metalų mėginiai.naudoja tarpą tarp elektrodo ir bandomojo metalo pavyzdžio Sukuria elektros energiją kibirkšties pavidalu.Komponentų mėginys išgarinamas ir purškiamas, po to sužadinamas atomas, kuris vėliau skleidžia specifinį linijos spektrą31.Kokybinei mėginio analizei fotodaugintuvo vamzdelis matuoja, ar kiekvienam elementui yra specialus spektras, taip pat spektro intensyvumas.Tada naudokite lygtį, kad apskaičiuotumėte lygiavertį atsparumo taškams skaičių (PREN).(3) Santykis 32 ir WRC 1992 būsenos diagrama naudojami chromo ir nikelio ekvivalentams (Creq ir Nieq) apskaičiuoti pagal lygtis.(4) ir (5) yra atitinkamai 33 ir 34;
Atkreipkite dėmesį, kad PREN atsižvelgia tik į teigiamą trijų pagrindinių elementų Cr, Mo ir N poveikį, o azoto faktorius x yra 16–30 intervale.Paprastai x pasirenkamas iš 16, 20 arba 30 sąrašo. Tiriant dvipusį nerūdijantį plieną, PREN35,36 reikšmėms apskaičiuoti dažniausiai naudojama tarpinė 20 reikšmė.
Suvirintų jungčių, pagamintų naudojant skirtingus elektrodus, tempimo bandymas buvo atliktas universaliu bandymo aparatu (Instron 8800 UTM) 0,5 mm/min tempimo greičiu pagal ASTM E8-21.Tempiamasis stipris (UTS), 0,2% šlyties takumo riba (YS) ir pailgėjimas buvo apskaičiuoti pagal ASTM E8-2137.
Prieš atliekant kietumo analizę DSS 2205 suvirinimo siūlės pirmiausia buvo šlifuotos ir poliruotos naudojant skirtingus grūdėtumo dydžius (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 ir 1200).Suvirinti bandiniai buvo pagaminti elektrodais E1, E2 ir C. Kietumas matuojamas dešimtyje (10) taškų nuo suvirinimo siūlės centro iki netauriojo metalo su 1 mm intervalu.
Rentgeno spindulių difraktometras (D8 Discover, Bruker, Vokietija), sukonfigūruotas su Bruker XRD Commander programine įranga duomenims rinkti ir Fe-filtruotai Cu-K-α spinduliuotei, kurios energija yra 8,04 keV, atitinkanti 1,5406 Å bangos ilgį ir 3 skenavimo spartą. ° Nuskaitymo diapazonas (2θ) min-1 yra nuo 38 iki 103°, atliekant fazių analizę su E1, E2 ir C bei BM elektrodais DSS suvirinimo siūlėse.Rietveldo patikslinimo metodas buvo naudojamas sudedamųjų dalių fazių indeksavimui naudojant MAUD programinę įrangą, aprašytą Lutterotti39.Remiantis ASTM E1245-03, buvo atlikta elektrodų E1, E2 ir C suvirintų jungčių mikroskopinių vaizdų kiekybinė metalografinė analizė naudojant Image J40 programinę įrangą.Ferito-austenitinės fazės tūrinės dalies skaičiavimo rezultatai, jų vidutinė vertė ir nuokrypis pateikti lentelėje.5. Kaip parodyta konfigūracijos pavyzdyje pav.6d, optinės mikroskopijos (OM) analizė atlikta PM ir suvirintoms jungtims su elektrodais E1 ir E2, siekiant ištirti mėginių morfologiją.Mėginiai buvo nupoliruoti 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 ir 2000 grūdėtumo silicio karbido (SiC) švitriniu popieriumi.Tada mėginiai buvo elektrolitiškai išgraviruoti 10% vandeniniame oksalo rūgšties tirpale kambario temperatūroje, esant 5 V įtampai, 10 sekundžių ir dedami į LEICA DM 2500 M optinį mikroskopą morfologiniam apibūdinimui.Tolesnis mėginio poliravimas buvo atliktas naudojant 2500 grūdėtumo silicio karbido (SiC) popierių SEM-GSE analizei.Be to, suvirintų jungčių mikrostruktūra buvo ištirta naudojant itin didelės skiriamosios gebos lauko emisijos skenavimo elektronų mikroskopą (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, JAV), turintį EMF.20 × 10 × 6 mm mėginys buvo šlifuotas įvairiais SiC švitriniais popieriais, kurių dydis svyravo nuo 120 iki 2500. Mėginiai buvo elektrolitiškai išgraviruoti 40 g NaOH ir 100 ml distiliuoto vandens esant 5 V įtampai 15 s, o po to sumontuotas ant mėginių laikiklio, esančio SEM kameroje, skirtas analizuoti mėginius, išplovus kamerą azotu.Įkaitinto volframo gijos sukuriamas elektronų pluoštas sukuria groteles ant mėginio, kad būtų galima gauti įvairaus padidinimo vaizdus, ​​o EML rezultatai buvo gauti naudojant Roche ir kt. metodus.41 ir Mokobi 42 .
E1, E2 ir C elektrodais suvirintų DSS 2205 plokščių degradacijos potencialui įvertinti naudotas elektrocheminės potenciodinaminės poliarizacijos metodas pagal ASTM G59-9743 ir ASTM G5-1444 3,5 % NaCl aplinkoje.Elektrocheminiai bandymai atlikti kompiuteriu valdomu Potentiostat-Galvanostat/ZRA aparatu (modelis: PC4/750, Gamry Instruments, JAV).Elektrocheminis bandymas buvo atliktas naudojant trijų elektrodų bandymo sąranką: DSS 2205 kaip darbinis elektrodas, prisotintas kalomelio elektrodas (SCE) kaip etaloninis elektrodas ir grafito strypas kaip priešinis elektrodas.Matavimai buvo atlikti naudojant elektrocheminį elementą, kuriame tirpalo veikimo plotas buvo darbinio elektrodo plotas 0,78 cm2.Matavimai buvo atlikti nuo -1,0 V iki +1,6 V potencialų ant iš anksto stabilizuoto OCP (palyginti su OCP), esant 1,0 mV/s nuskaitymo greičiui.
Siekiant įvertinti suvirinimo siūlių, pagamintų naudojant E1, E2 ir C elektrodus, atsparumą duobėms, atlikti elektrocheminiai kritinės temperatūros bandymai su 3,5 % NaCl.aiškiai apie duobių potencialą PB (tarp pasyviojo ir transpasyviojo regionų), ir suvirinti bandiniai su E1, E2, elektrodais C. Todėl atliekami CPT matavimai, siekiant tiksliai nustatyti suvirinimo medžiagų įdubimo potencialą.CPT bandymai buvo atlikti pagal dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo ataskaitas45 ir ASTM G150-1846.Iš kiekvieno suvirinamo plieno (S-110A, E1-110A, E2-90A) buvo išpjauti 1 cm2 ploto pavyzdžiai, įskaitant pagrindo, suvirinimo ir HAZ zonas.Mėginiai buvo poliruoti naudojant švitrinį popierių ir 1 µm aliuminio oksido miltelių suspensiją pagal standartines metalografinių mėginių paruošimo procedūras.Po poliravimo mėginiai ultragarsu valomi acetone 2 min.Į CPT bandymo kamerą buvo įpiltas 3,5 % NaCl bandomasis tirpalas ir pradinė temperatūra buvo nustatyta iki 25 °C naudojant termostatą (Neslab RTE-111).Pasiekus pradinę 25°C bandymo temperatūrą, Ar dujos buvo pučiamos 15 min., po to mėginiai dedami į kamerą ir 15 min matuojamas OCF.Tada mėginys buvo poliarizuotas, taikant 0, 3 V įtampą pradinėje 25 ° C temperatūroje, o srovė buvo matuojama 10 min.Pradėkite tirpalą kaitinti 1 °C/min greičiu iki 50 °C.Kaitinant tiriamąjį tirpalą, temperatūros jutiklis nuolat stebi tirpalo temperatūrą ir saugo laiko bei temperatūros duomenis, o potenciostatas/galvanostatas – srovei matuoti.Kaip priešpriešinis elektrodas buvo naudojamas grafito elektrodas, o visi potencialai buvo išmatuoti, palyginti su Ag / AgCl etaloniniu elektrodu.Viso bandymo metu buvo atliktas argono valymas.
Ant pav.1 parodyta srauto komponentų F1 ir F2, naudojamų atitinkamai šarminiams (E1) ir rūgštiniams (E2) elektrodams gaminti, sudėtis (masės procentais).Srauto baziškumo indeksas naudojamas suvirintų jungčių mechaninėms ir metalurginėms savybėms prognozuoti.F1 yra srauto, naudojamo E1 elektrodams padengti, komponentas, kuris vadinamas šarminiu srautu, nes jo bazinis indeksas yra > 1,2 (ty 2,40), o F2 yra srautas, naudojamas E2 elektrodams padengti, vadinamas rūgštiniu srautu dėl jo šarmiškumo. indeksas < 0,9 (ty 2,40).0,40).Akivaizdu, kad elektrodai, padengti baziniais srautais, daugeliu atvejų pasižymi geresnėmis mechaninėmis savybėmis nei elektrodai, padengti rūgštiniais srautais.Ši charakteristika priklauso nuo pagrindinio oksido dominavimo elektrodo E1 srauto kompozicijos sistemoje.Priešingai, E2 elektrodais suvirintose jungtyse pastebimas šlako pašalinimas (atskyrimas) ir mažas purslų kiekis būdingas elektrodams su rūgštine srauto danga, kurioje yra daug rutilo.Šis pastebėjimas atitinka Gill47 išvadas, kad rutilo kiekio poveikis šlako atsiskyrimui ir nedideliam rūgštiniu srautu padengtų elektrodų purslams prisideda prie greito šlako užšalimo.Kaolinas srauto sistemoje, naudojamas elektrodams E1 ir E2 padengti, buvo naudojamas kaip tepalas, o talko milteliai pagerino elektrodų išspaudimą.Kalio silikato rišikliai srauto sistemose prisideda prie geresnio lanko užsiliepsnojimo ir veikimo stabilumo bei, be lipnumo savybių, pagerina šlako atskyrimą suvirintuose gaminiuose.Kadangi CaCO3 yra sraute esantis tinklinis laužiklis (šlako laužytojas) ir suvirinimo metu dėl terminio skilimo į CaO ir apie 44% CO2 linkęs susidaryti daug dūmų, TiO2 (kaip tinklo statybininkas / šlako formuotojas) padeda sumažinti kiekį. dūmų suvirinimo metu.suvirinimo ir taip pagerinti šlako atskyrimą, kaip siūlo Jing ir kt.48.Fluoro srautas (CaF2) yra chemiškai agresyvus srautas, pagerinantis lydmetalio švarą.Jastrzębska ir kt.49 pranešė apie šios srauto kompozicijos fluoro sudėties poveikį suvirinimo švarumo savybėms.Paprastai į suvirinimo vietą pridedamas srautas, siekiant pagerinti lanko stabilumą, pridėti legiravimo elementų, kaupti šlaką, padidinti produktyvumą ir pagerinti suvirinimo baseino 50 kokybę.
TGA-DTG kreivės, parodytos Fig.2a ir 2b parodytas trijų pakopų svorio netekimas kaitinant 30–1000 °C temperatūros diapazone azoto atmosferoje.2a ir b paveiksluose pateikti rezultatai rodo, kad bazinio ir rūgštinio srauto mėginių TGA kreivė krenta tiesiai žemyn, kol galiausiai tampa lygiagreti temperatūros ašiai, atitinkamai apie 866,49 °C ir 849,10 °C.Svorio netekimas 1,30 % ir 0,81 % TGA kreivių pradžioje 2a ir 2b paveiksluose yra dėl srauto komponentų sugertos drėgmės, taip pat dėl ​​paviršiaus drėgmės išgaravimo ir dehidratacijos.Pagrindiniai pagrindinio srauto mėginių skilimai antrajame ir trečiame etapuose fig.2a buvo 619,45 °C–766,36 °C ir 766,36 °C–866,49 °C temperatūros intervaluose, o jų svorio kritimo procentas buvo 2,84 ir 9,48%., atitinkamai.Tuo tarpu 7b pav. parodytų rūgščių srauto mėginių, kurie buvo 665,23 °C–745,37 °C ir 745,37 °C–849,10 °C temperatūros intervaluose, procentinis svorio sumažėjimas buvo atitinkamai 0,81 ir 6,73%, o tai buvo priskirta terminis skilimas.Kadangi srauto komponentai yra neorganiniai, lakiosios medžiagos apsiriboja srauto mišiniu.Todėl redukcija ir oksidacija yra baisūs.Tai atitinka Balogun ir kt.51, Kamli ir kt.52 ir Adeleke ir kt.53 rezultatus.Srauto mėginio masės nuostolių suma, pastebėta fig.2a ir 2b yra atitinkamai 13,26% ir 8,43%.Mažesnis srauto mėginių masės praradimas pav.2b yra dėl aukštų TiO2 ir SiO2 (atitinkamai 1843 ir 1710 °C), kaip pagrindinių oksidų, sudarančių srauto mišinį, lydymosi temperatūros54,55, o TiO2 ir SiO2 lydymosi temperatūra yra žemesnė.Lydymosi temperatūra Pirminis oksidas: CaCO3 (825 °C) srauto mėginyje fig.2a56.Šiuos pirminių oksidų lydymosi temperatūros pokyčius srauto mišiniuose gerai pranešė Shi ir kt.54, Ringdalen ir kt.55 ir Du ir kt.56.Stebint nuolatinį svorio mažėjimą 2a ir 2b pav., galima daryti išvadą, kad srauto mėginiai, naudojami E1 ir E2 elektrodų dangose, suyra vienu etapu, kaip siūlo Brown57.Proceso temperatūros diapazonas gali būti matomas iš išvestinių kreivių (wt%), pateiktos fig.2a ir b.Kadangi TGA kreivė negali tiksliai apibūdinti konkrečios temperatūros, kuriai esant srauto sistemoje vyksta fazių pasikeitimas ir kristalizacija, TGA darinys naudojamas tiksliai kiekvieno reiškinio (fazės pokyčio) temperatūros reikšmei nustatyti kaip endoterminė smailė srauto sistemai paruošti.
TGA-DTG kreivės, rodančios (a) šarminio srauto E1 elektrodo dangai ir (b) rūgštinio srauto E2 elektrodo dangai terminį skilimą.
4 lentelėje pateikti DSS 2205 netauriųjų metalų ir suvirinimo siūlių, pagamintų naudojant E1, E2 ir C elektrodus, spektrofotometrinės analizės ir SEM-EDS analizės rezultatai.E1 ir E2 parodė, kad chromo (Cr) kiekis smarkiai sumažėjo iki 18,94 ir 17,04%, o molibdeno (Mo) kiekis buvo atitinkamai 0,06 ir 0,08%.suvirinimo siūlių su elektrodais E1 ir E2 vertės yra mažesnės.Tai šiek tiek atitinka apskaičiuotą feritinės-austenitinės fazės PREN vertę pagal SEM-EDS analizę.Todėl galima pastebėti, kad duobės pradeda formuotis mažomis PREN reikšmėmis (suvirinimo siūlės iš E1 ir E2), iš esmės taip, kaip aprašyta 4 lentelėje. Tai rodo lydinio išeikvojimą ir galimą nusodinimą suvirinimo siūlėje.Vėliau Cr ir Mo legiravimo elementų kiekio sumažėjimas suvirinimo siūlėse, pagamintose naudojant elektrodus E1 ir E2, ir jų mažos taškinės vertės ekvivalentinės vertės (PREN) parodytos 4 lentelėje, o tai kelia problemų palaikant atsparumą agresyvioje aplinkoje, ypač chloridinėje aplinkoje.- apimanti aplinka.Palyginti didelis 11,14 % nikelio (Ni) kiekis ir leistina mangano kiekio riba E1 ir E2 elektrodų suvirintose jungtyse galėjo turėti teigiamos įtakos suvirinimo siūlių, naudojamų jūros vandenį imituojančiomis sąlygomis, mechaninėms savybėms (3 pav. ).buvo pagaminti naudojant Yuan ir Oy58 ir Jing et al.48 darbą apie daug nikelio ir mangano turinčių kompozicijų poveikį gerinant DSS suvirintų konstrukcijų mechanines savybes esant sunkioms eksploatavimo sąlygoms.
(a) UTS ir 0,2 % slinkimo YS ir (b) vienodo ir visiško pailgėjimo bei jų standartinių nuokrypių tempimo bandymų rezultatai.
Bazinės medžiagos (BM) ir suvirintų jungčių, pagamintų iš sukurtų elektrodų (E1 ir E2) bei parduodamo elektrodo (C), stiprumo savybės buvo įvertintos esant dviem skirtingoms suvirinimo srovėms – 90 A ir 110 A. 3(a) ir b) parodykite UTS, YS su 0,2 % nuokrypiu kartu su jų pailgėjimo ir standartinio nuokrypio duomenimis.UTS ir YS poslinkio rezultatai 0,2 %, gauti iš Fig.3a parodytos optimalios vertės mėginiui Nr.1 (BM), pavyzdys Nr.3 (suvirinimas E1), pavyzdys Nr.5 (suvirinimas E2) ir pavyzdžio Nr.6 (suvirinimo siūlės su C) yra atitinkamai 878 ir 616 MPa, 732 ir 497 MPa, 687 ir 461 MPa ir 769 ir 549 MPa ir jų atitinkami standartiniai nuokrypiai.Iš pav.110 A) yra atitinkamai 1, 2, 3, 6 ir 7 sunumeruoti pavyzdžiai, kurių minimalios rekomenduojamos tempimo savybės viršija 450 MPa atliekant tempimo bandymą ir 620 MPa atliekant tempimo bandymą, kurį siūlo Grocki32.Suvirintų bandinių pailgėjimas elektrodais E1, E2 ir C, pavaizduoti pavyzdžiais Nr. 2, Nr. 3, Nr. 4, Nr. 5, Nr. 6 ir Nr. 7, esant 90 A ir 110 A suvirinimo srovėms, atitinkamai atspindi plastiškumą ir sąžiningumą.netauriųjų metalų atžvilgiu.Mažesnis pailgėjimas buvo paaiškintas galimais suvirinimo defektais arba elektrodo srauto sudėtimi (3b pav.).Galima daryti išvadą, kad BM dvipusio nerūdijančio plieno ir suvirintų jungčių su E1, E2 ir C elektrodais tempimo savybės apskritai yra žymiai didesnės dėl santykinai didelio nikelio kiekio (4 lentelė), tačiau ši savybė pastebėta suvirintose jungtyse.Mažiau efektyvus E2 gaunamas iš rūgštinės srauto sudėties.Gunn59 parodė nikelio lydinių poveikį suvirintų jungčių mechaninėms savybėms gerinti ir fazių pusiausvyrai bei elementų pasiskirstymui kontroliuoti.Tai dar kartą patvirtina faktą, kad elektrodai, pagaminti iš bazinių srauto kompozicijų, turi geresnes mechanines savybes nei elektrodai, pagaminti iš rūgštinių srauto mišinių, kaip siūlo Bang ir kt.60.Taigi reikšmingas indėlis į turimas žinias apie geros tempimo savybes turinčio naujo padengto elektrodo (E1) suvirinto jungties savybes.
Ant pav.4a ir 4b paveiksluose parodytos elektrodų E1, E2 ir C suvirintų jungčių eksperimentinių pavyzdžių Vickers mikrokietumo charakteristikos. 4a parodyti kietumo rezultatai, gauti iš vienos mėginio krypties (nuo WZ iki BM), o fig.4b rodo kietumo rezultatus, gautus abiejose mėginio pusėse.Kietumo vertės, gautos suvirinant pavyzdžius Nr. 2, 3, 4 ir 5, kurie yra suvirintos jungtys su elektrodais E1 ir E2, gali būti dėl stambiagrūdės struktūros kietėjimo metu suvirinimo ciklais.Buvo pastebėtas staigus kietumo padidėjimas tiek stambiagrūdėje HAZ, tiek ir smulkiagrūdėje visų mėginių Nr. 2-7 (žr. pavyzdžių kodus 2 lentelėje), o tai galima paaiškinti galimu mikrostruktūros pasikeitimu. chromo suvirinimo mėginių suvirinimo siūle yra daug emisijų (Cr23C6).Palyginti su kitais 2, 3, 4 ir 5 suvirinimo pavyzdžiais, pavyzdžių Nr. 6 ir 7 suvirintų jungčių kietumo vertės Fig.4a ir 4b aukščiau (2 lentelė).Remiantis Mohammed ir kt.61 ir Nowacki bei Lukoje62, tai gali būti dėl didelės ferito δ vertės ir suvirinimo siūlės sukeltų liekamųjų įtempių, taip pat dėl ​​legiruojamųjų elementų, tokių kaip Mo ir Cr, išeikvojimo siūlėje.Atrodo, kad visų nagrinėjamų eksperimentinių mėginių kietumo vertės BM srityje yra nuoseklios.Suvirintų bandinių kietumo analizės rezultatų tendencija atitinka kitų tyrėjų išvadas61,63,64.
DSS bandinių suvirintų jungčių kietumo vertės (a) suvirintų bandinių pusės pjūvio ir (b) visos suvirintų jungčių dalies.
Gautos įvairios fazės, esančios suvirintame DSS 2205 su E1, E2 ir C elektrodais, o difrakcijos kampo 2\(\theta\) XRD spektrai parodyti 5 pav. Austenito smailės (\(\gamma\) ) ir ferito (\(\alpha\)) fazės buvo nustatytos esant 43° ir 44° difrakcijos kampams, o tai įtikinamai patvirtina, kad suvirinimo kompozicija yra dvifazis 65 nerūdijantis plienas.kad DSS BM rodo tik austenitinę (\(\gamma\)) ir feritinę (\(\alpha\)) fazes, tai patvirtina mikrostruktūros rezultatus, pateiktus 1 ir 2 paveiksluose. 6c, 7c ir 9c.Feritinė (\(\alpha\)) fazė, pastebėta naudojant DSS BM, ir aukšta suvirinimo prie elektrodo C smailė rodo jo atsparumą korozijai, nes šia faze siekiama padidinti plieno atsparumą korozijai, kaip tai padarė Davison ir Redmond66. Teigiama, kad ferito stabilizuojančių elementų, tokių kaip Cr ir Mo, buvimas veiksmingai stabilizuoja pasyvią medžiagos plėvelę aplinkoje, kurioje yra chlorido.5 lentelėje parodyta ferito-austenitinė fazė kiekybine metalografija.Ferito-austenitinės fazės tūrinės dalies santykis suvirintose elektrodo C jungtyse pasiekiamas maždaug (≈1:1).Mažos ferito (\(\alpha\)) fazinės suvirinimo siūlės, naudojant E1 ir E2 elektrodus tūrinės frakcijos rezultatuose (5 lentelė) rodo galimą jautrumą korozinei aplinkai, tai patvirtino elektrocheminė analizė.patvirtinta (10a,b pav.), nes ferito fazė užtikrina didelį stiprumą ir apsaugą nuo chlorido sukelto įtempių korozijos įtrūkimų.Tai dar labiau patvirtina mažos kietumo vertės, pastebėtos elektrodų E1 ir E2 suvirinimo siūlėse fig.4a,b, kuriuos sukelia mažas ferito kiekis plieno konstrukcijoje (5 lentelė).Nesubalansuotų austenitinių (\(\gamma\)) ir feritinių (\(\alpha\)) fazių buvimas suvirintose jungtyse naudojant E2 elektrodus rodo tikrą plieno pažeidžiamumą tolygiam korozijos poveikiui.Priešingai, suvirintų jungčių su E1 ir C elektrodais dviejų fazių plienų XPA spektrai kartu su BM rezultatais paprastai rodo austenitinių ir feritinių stabilizavimo elementų buvimą, todėl medžiaga yra naudinga statybose ir naftos chemijos pramonėje. , nes teigė Jimenez ir kt.65;Davidsonas ir Redmondas66;Šamantas ir kiti67.
Skirtingos suvirinimo geometrijos E1 elektrodų suvirintų jungčių optinės mikrografijos: (a) HAZ, rodanti lydymosi liniją, (b) HAZ, rodanti lydymosi liniją didesniu padidinimu, (c) BM feritinės-austenitinės fazės atveju, (d) suvirinimo geometrija , (e) rodo šalia esančią pereinamąją zoną, (f) HAZ rodo feritinę-austenitinę fazę esant didesniam padidinimui, (g) Suvirinimo zona rodo feritinę-austenitinę fazę Tempimo fazė.
E2 elektrodų suvirinimo siūlių optinės mikrografijos, esant įvairioms suvirinimo geometrijoms: (a) HAZ, rodantis lydymosi liniją, (b) HAZ, rodantis lydymosi liniją didesniu padidinimu, (c) BM feritinės-austenitinės masės fazei, (d) suvirinimo geometrija, (e) ) rodanti pereinamąją zoną netoliese, (f) HAZ, rodanti feritinę-austenitinę fazę didesniu padidinimu, (g) suvirinimo zona, rodanti feritinę-austenitinę fazę.
6a–c paveiksluose ir, pavyzdžiui, pavaizduota DSS jungčių, suvirintų naudojant E1 elektrodą įvairiomis suvirinimo geometrijomis, metalografinė struktūra (6d pav.), nurodant, kur optinės mikrografijos buvo padarytos skirtingais didinimais.Ant pav.6a, b, f – suvirintų jungčių pereinamosios zonos, parodančios ferito-austenito fazių pusiausvyros struktūrą.7a-c paveiksluose ir, pavyzdžiui, taip pat parodyta DSS jungties OM, suvirinta naudojant E2 elektrodą esant įvairioms suvirinimo geometrijoms (7d pav.), vaizduojanti OM analizės taškus esant skirtingam padidinimui.Ant pav.7a,b,f parodyta suvirintos jungties pereinamoji zona feritinės-austenitinės pusiausvyros sąlygomis.OM suvirinimo zonoje (WZ) parodyta fig.1 ir pav.2. Elektrodų E1 ir E2 6g ir 7g suvirinimo siūlės.OM ant BM parodyta 1 ir 2 paveiksluose.6c, e ir 7c, e parodytas suvirintų jungčių su elektrodais E1 ir E2 atvejis.Šviesioji sritis yra austenito fazė, o tamsiai juoda – ferito fazė.Fazių pusiausvyra karščio paveiktoje zonoje (HAZ) šalia sintezės linijos rodė Cr2N nuosėdų susidarymą, kaip parodyta SEM-GSE mikrografijose Fig.8a, b ir patvirtinta fig.9a,b.Cr2N buvimas, pastebėtas mėginių ferito fazėje Fig.8a,b ir patvirtinta SEM-EMF taškų analize bei suvirintų detalių EMF linijinėmis diagramomis (9a-b pav.), yra dėl aukštesnės suvirinimo šilumos temperatūros.Cirkuliacija pagreitina chromo ir azoto patekimą, nes aukšta temperatūra suvirinimo siūlėje padidina azoto difuzijos koeficientą.Šie rezultatai patvirtina Ramirez ir kt.68 ir Herenyu et al.69 tyrimus, rodančius, kad, nepaisant azoto kiekio, Cr2N paprastai nusėda ant ferito grūdelių, grūdelių ribų ir α/\(\gamma\) ribų, kaip taip pat siūlo kiti tyrinėtojai.70.71.
a) suvirintos jungties su E2 taškinė SEM-EMF analizė (1, 2 ir 3);
Reprezentatyvių mėginių paviršiaus morfologija ir atitinkami EML parodyta Fig.10a–c.Ant pav.10a ir 10b paveiksluose pavaizduoti suvirintų jungčių SEM mikrografijos ir jų EMF spektrai, naudojant elektrodus E1 ir E2 atitinkamai suvirinimo zonoje, o fig.10c parodytos OM, turinčios austenito (\(\gamma\)) ir ferito (\(\alpha\)) fazių be nuosėdų, SEM mikrografijos ir EMF spektrai.Kaip parodyta EDS spektre 10a pav., Cr (21,69 masės%) ir Mo (2,65 masės%) procentinė dalis, palyginti su 6,25 masės% Ni, leidžia suprasti atitinkamą ferito-austenito fazės pusiausvyrą.Mikrostruktūra, kurioje labai sumažėjo chromo (15,97 masės%) ir molibdeno (1,06 masės%), palyginti su dideliu nikelio kiekiu (10,08 masės%) elektrodo E2 suvirintos jungties mikrostruktūroje, parodyta pav.1. Palyginkite.EML spektras 10b.Smailesnė forma su smulkesnio grūdėtumo austenitine struktūra, matoma WZ, parodyta fig.10b patvirtina galimą feritizuojančių elementų (Cr ir Mo) išeikvojimą siūlėje ir chromo nitrido (Cr2N) – austenitinės fazės – nusodinimą.Kritulių dalelių pasiskirstymas pagal DSS suvirintų jungčių austenitinės (\(\gamma\)) ir feritinės (\(\alpha\)) fazių ribas patvirtina šį teiginį72,73,74.Tai taip pat lemia prastą jo atsparumą korozijai, nes Cr laikomas pagrindiniu elementu formuojant pasyvią plėvelę, pagerinančią vietinę plieno atsparumą korozijai59,75, kaip parodyta 10b pav.Galima pastebėti, kad BM SEM mikrografijoje 10c pav. rodo stiprų grūdėtumą, nes jo EDS spektro rezultatai rodo Cr (23,32 masės%), Mo (3,33 masės%) ir Ni (6,32 masės%).%) geros cheminės savybės.%), kaip svarbų legiravimo elementą, tikrinant DSS76 struktūros ferito-austenitinės fazės pusiausvyros mikrostruktūrą.E1 elektrodo suvirintų jungčių kompozicinės EMF spektroskopinės analizės rezultatai pateisina jo naudojimą statyboje ir šiek tiek agresyvioje aplinkoje, nes mikrostruktūroje esantys austenito formuotojai ir ferito stabilizatoriai atitinka DSS AISI 220541.72 suvirintų jungčių standartą, 77.
Suvirintų jungčių SEM mikrografijos, kur (a) suvirinimo zonos elektrodas E1 turi EML spektrą, (b) suvirinimo zonos elektrodas E2 turi EML spektrą, (c) OM turi EML spektrą.
Praktikoje buvo pastebėta, kad DSS suvirinimo siūlės sukietėja visiškai feritiniu (F režimu) režimu, kai austenito branduoliai formuojasi žemiau feritinės solvus temperatūros, kuri daugiausia priklauso nuo chromo ir nikelio ekvivalento santykio (Creq/Nieq) (> 1,95 sudaro režimą F) Kai kurie tyrinėtojai pastebėjo šį plieno poveikį dėl stipraus Cr ir Mo, kaip feritą formuojančių elementų, difuzijos gebėjimo ferito fazėje8078,79.Akivaizdu, kad DSS 2205 BM yra daug Cr ir Mo (rodo didesnį Creq), bet turi mažesnį Ni kiekį nei suvirinimo siūlėje su E1, E2 ir C elektrodais, o tai prisideda prie didesnio Creq/Nieq santykio.Tai taip pat akivaizdu dabartiniame tyrime, kaip parodyta 4 lentelėje, kur Creq / Nieq santykis buvo nustatytas DSS 2205 BM virš 1,95.Matyti, kad suvirinimo siūlės su elektrodais E1, E2 ir C kietėja atitinkamai austenitiniu-feritiniu režimu (AF režimas), austenitiniu režimu (A režimu) ir feritiniu-austenitiniu režimu dėl didesnio tūrinio režimo (FA režimo) kiekio. .), kaip parodyta 4 lentelėje, Ni, Cr ir Mo kiekis suvirintoje siūlėje yra mažesnis, o tai rodo, kad Creq / Nieq santykis yra mažesnis nei BM.Pirminis feritas E2 elektrodų suvirinimo siūlėse turėjo vermikulo ferito morfologiją, o nustatytas Creq/Nieq santykis buvo 1,20, kaip aprašyta 4 lentelėje.
Ant pav.11a parodytas atvirosios grandinės potencialas (OCP) ir laikas AISI DSS 2205 plieno konstrukcijai 3,5 % NaCl tirpale.Galima pastebėti, kad ORP kreivė pasislenka į teigiamesnį potencialą, rodantį pasyvios plėvelės atsiradimą ant metalo mėginio paviršiaus, potencialo sumažėjimas rodo apibendrintą koroziją, o beveik pastovus potencialas laikui bėgant rodo, kad susidaro pasyvioji plėvelė. pasyvus filmas laikui bėgant., Mėginio paviršius yra stabilus ir lipnus 77. Kreivėse pavaizduoti eksperimentiniai substratai stabiliomis sąlygomis visiems mėginiams, esantiems elektrolite, kuriame yra 3,5 % NaCl tirpalo, išskyrus 7 pavyzdį (suvirinimo jungtis su C elektrodu), kuris rodo nedidelį nestabilumą.Šį nestabilumą galima palyginti su chlorido jonų (Cl-) buvimu tirpale, kuris gali labai pagreitinti korozijos reakciją ir taip padidinti korozijos laipsnį.Stebėjimai OCP skenavimo metu be pritaikyto potencialo parodė, kad Cl reakcijoje gali paveikti mėginių atsparumą ir termodinaminį stabilumą agresyvioje aplinkoje.Ma ir kt.81 ir Lotho ir kt.5 patvirtino teiginį, kad Cl- vaidina svarbų vaidmenį pagreitinant pasyvių plėvelių irimą ant pagrindo, taip prisidedant prie tolesnio susidėvėjimo.
Tirtų mėginių elektrocheminė analizė: (a) RSD raida priklausomai nuo laiko ir (b) potenciodinaminė mėginių poliarizacija 3,5 % NaCl tirpale.
Ant pav.11b pateikta lyginamoji elektrodų E1, E2 ir C suvirintų jungčių potenciodinaminės poliarizacijos kreivių (PPC) analizė veikiant 3,5 % NaCl tirpalu.Suvirinti BM mėginiai PPC ir 3, 5% NaCl tirpale parodė pasyvų elgesį.5 lentelėje pateikti mėginių, gautų iš PPC kreivių, elektrocheminės analizės parametrai, tokie kaip Ecorr (korozijos potencialas) ir Epit (duobinės korozijos potencialas) ir su jais susiję nuokrypiai.Palyginti su kitais pavyzdžiais Nr. 2 ir Nr. 5, suvirintais elektrodais E1 ir E2, pavyzdžiai Nr. 1 ir Nr. 7 (BM ir suvirintos jungtys su elektrodu C) parodė didelį taškinės korozijos potencialą NaCl tirpale (11b pav. ).Pirmojo pasyvavimo savybės, palyginti su antruoju, yra didesnės dėl plieno mikrostruktūrinės sudėties (austenitinės ir feritinės fazės) balanso ir legiruojamųjų elementų koncentracijos.Dėl ferito ir austenitinės fazės mikrostruktūroje Resendea ir kt.82 palaikė pasyvų DSS elgesį agresyvioje žiniasklaidoje.Mažas E1 ir E2 elektrodais suvirintų mėginių našumas gali būti siejamas su pagrindinių legiravimo elementų, tokių kaip Cr ir Mo, išeikvojimu suvirinimo zonoje (WZ), nes jie stabilizuoja ferito fazę (Cr ir Mo), veikia kaip pasyvatoriai Lydiniai oksiduotų plienų austenitinėje fazėje.Šių elementų įtaka atsparumui įdubimams yra didesnė austenitinėje fazėje nei feritinėje.Dėl šios priežasties feritinė fazė pasyvinama greičiau nei austenitinė fazė, susijusi su pirmąja poliarizacijos kreivės pasyvavimo sritimi.Šie elementai turi didelę įtaką DSS atsparumui įdubimui dėl didesnio atsparumo duobėjimui austenitinėje fazėje, palyginti su feritinės fazės.Todėl greitas ferito fazės pasyvavimas yra 81% didesnis nei austenito fazės.Nors Cl-in tirpalas stipriai neigiamai veikia plieno plėvelės pasyvumą83.Todėl labai sumažės mėginio pasyvuojančios plėvelės stabilumas84.Iš lentelės.6 taip pat parodyta, kad suvirintų jungčių su E1 elektrodu korozijos potencialas (Ecorr) tirpale yra šiek tiek mažiau stabilus, palyginti su suvirintų jungčių su E2 elektrodu.Tai patvirtina ir žemos suvirinimo siūlių kietumo vertės naudojant elektrodus E1 ir E2 pav.4a,b, kurį lemia mažas ferito kiekis (5 lentelė) ir mažas chromo bei molibdeno kiekis (4 lentelė) plieninėje konstrukcijoje, pagamintoje iš.Galima daryti išvadą, kad plienų atsparumas korozijai imituojamoje jūrinėje aplinkoje didėja mažėjant suvirinimo srovei ir mažėja esant mažam Cr ir Mo kiekiui bei mažam ferito kiekiui.Šis teiginys atitinka Salim ir kt.85 tyrimą dėl suvirinimo parametrų, tokių kaip suvirinimo srovė, įtakos suvirintų plienų atsparumui korozijai.Chloridui prasiskverbus į plieną įvairiomis priemonėmis, tokiomis kaip kapiliarinė absorbcija ir difuzija, susidaro nevienodos formos ir gylio duobės (duobinė korozija).Mechanizmas žymiai skiriasi aukštesnio pH tirpaluose, kur aplinkinės (OH-) grupės tiesiog pritraukiamos prie plieno paviršiaus, stabilizuojant pasyviąją plėvelę ir suteikiant papildomą plieno paviršiaus apsaugą25,86.Mėginių Nr. 1 ir Nr. 7 geriausias atsparumas korozijai daugiausia yra dėl to, kad plieno konstrukcijoje yra daug δ-ferito (5 lentelė) ir daug Cr ir Mo (4 lentelė), nes taškinės korozijos lygis daugiausia yra plieno, suvirinto DSS metodu, detalių austenitinės fazės struktūroje.Taigi, cheminė lydinio sudėtis vaidina lemiamą vaidmenį suvirintos jungties atsparumui korozijai87,88.Be to, buvo pastebėta, kad bandiniai, suvirinti naudojant E1 ir C elektrodus šiame tyrime, parodė mažesnes Ecorr vertes pagal PPC kreives nei suvirinti naudojant E2 elektrodą iš OCP kreivių (5 lentelė).Todėl anodo sritis prasideda nuo mažesnio potencialo.Šį pokytį daugiausia lemia dalinis pasyvavimo sluoksnio, susidariusio mėginio paviršiuje, stabilizavimas ir katodinė poliarizacija, kuri atsiranda prieš visiškai stabilizuojant OCP89.Ant pav.12a ir b rodo 3D optinio profiliavimo vaizdus iš eksperimentiškai korozijos pažeistų bandinių įvairiomis suvirinimo sąlygomis.Matyti, kad bandinių taškinės korozijos dydis didėja esant mažesniam taškinės korozijos potencialui, atsirandančiam dėl didelės 110 A suvirinimo srovės (12b pav.), panašią į taškinės korozijos dydį, gautą suvirinimo siūlėms, kurių suvirinimo srovės santykis mažesnis 90 A. (12a pav.).Tai patvirtina Mohammed90 teiginį, kad mėginio paviršiuje susidaro slydimo juostos, kurios sunaikina paviršiaus pasyvavimo plėvelę, pavedant substratą 3,5 % NaCl tirpalu, kad chloridas pradėtų pulti ir medžiaga ištirptų.
SEM-EDS analizė 4 lentelėje rodo, kad kiekvienos austenitinės fazės PREN vertės yra didesnės nei ferito visose siūlėse ir BM.Ferito/austenito sąsajoje atsiradus duobėms, pasyviosios medžiagos sluoksnio sunaikinimas pagreitėja dėl šiose srityse vykstančio elementų nehomogeniškumo ir segregacijos91.Skirtingai nuo austenitinės fazės, kur atsparumo įbrėžimams ekvivalento (PRE) vertė yra didesnė, feritinės fazės duobių atsiradimas atsiranda dėl mažesnės PRE vertės (4 lentelė).Atrodo, kad austenito fazėje yra daug austenito stabilizatoriaus (tirpumo azoto), kuris užtikrina didesnę šio elemento koncentraciją ir dėl to didesnį atsparumą duobėms92.
Ant pav.13 paveiksle parodytos kritinės duobių temperatūros kreivės E1, E2 ir C suvirinimo siūlėms.Atsižvelgiant į tai, kad per ASTM bandymą srovės tankis padidėjo iki 100 µA/cm2 dėl įdubimų, akivaizdu, kad @110A suvirinimo su E1 minimali kritinė temperatūra buvo 27,5 °C, o po to E2 @ 90A litavimas rodo 40 CPT. °C, o C@110A atveju didžiausia CPT yra 41 °C.Stebėti rezultatai gerai sutampa su pastebėtais poliarizacijos testų rezultatais.
Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių mechaninės savybės ir elgsena korozijoje buvo tiriamos naudojant naujus E1 ir E2 elektrodus.Šarminis elektrodas (E1) ir rūgštinis elektrodas (E2), naudojami SMAW procese, buvo sėkmingai padengti srauto kompozicija, kurios bendras padengimo santykis yra 1, 7 mm, o šarminis indeksas yra atitinkamai 2, 40 ir 0, 40.Įvertintas srautų, paruoštų naudojant TGA inertinėje terpėje, terminis stabilumas.Didelis TiO2 kiekis (%) srauto matricoje pagerino suvirinimo siūlių pašalinimą iš elektrodų, padengtų rūgštiniu srautu (E2), palyginti su elektrodais, padengtais baziniu srautu (E1).Nors du padengti elektrodai (E1 ir E2) turi gerą lanko paleidimo galimybę.Suvirinimo sąlygos, ypač šilumos įvedimas, suvirinimo srovė ir greitis, turi lemiamą reikšmę siekiant DSS 2205 suvirinimo siūlių austenito/ferito fazių balanso ir puikių mechaninių siūlės savybių.E1 elektrodu suvirintos jungtys pasižymėjo puikiomis tempimo savybėmis (šlytis 0,2 % YS = 497 MPa ir UTS = 732 MPa), tai patvirtina, kad baziniu srautu dengti elektrodai turi aukštą šarmingumo indeksą, lyginant su rūgštiniu srautu dengtais elektrodais.Elektrodai pasižymi geresnėmis mechaninėmis savybėmis ir mažu šarmingumu.Akivaizdu, kad suvirintose elektrodų sujungimuose su nauja danga (E1 ir E2) nėra ferito-austenitinės fazės pusiausvyros, kuri buvo nustatyta naudojant OES ir SEM-EDS siūlės analizę ir kiekybiškai įvertinta pagal tūrio dalį suvirinimo siūlę.Metalografija patvirtino jų SEM tyrimą.mikrostruktūros.Taip yra daugiausia dėl legiruojančių elementų, tokių kaip Cr ir Mo, išeikvojimas ir galimo Cr2N išsiskyrimo suvirinimo metu, ką patvirtina EDS linijos skenavimas.Tai dar labiau patvirtina mažos kietumo vertės, pastebėtos suvirinimo siūlėse su E1 ir E2 elektrodais dėl mažos ferito ir legiruojamųjų elementų santykio plieno konstrukcijoje.Pasirodė, kad E1 elektrodu suvirintų siūlių korozijos potencialas (Ecorr) yra šiek tiek mažiau atsparus tirpalo korozijai, palyginti su siūlėmis naudojant E2 elektrodą.Tai patvirtina naujai sukurtų elektrodų efektyvumą suvirinimo siūlėse, išbandytose 3,5 % NaCl aplinkoje be srauto mišinio lydinio sudėties.Galima daryti išvadą, kad atsparumas korozijai imituojamoje jūrinėje aplinkoje didėja mažėjant suvirinimo srovei.Taigi karbidų ir nitridų nusodinimas ir vėlesnis suvirintų jungčių atsparumo korozijai, naudojant E1 ir E2 elektrodus, sumažėjimas buvo paaiškintas padidėjusia suvirinimo srove, dėl kurios suvirintų jungčių iš dvigubos paskirties plienų fazių balanso disbalansas.
Paprašius, šio tyrimo duomenis pateiks atitinkamas autorius.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. ir Liimatainen J. Super duplex nerūdijančio plieno mikrostruktūra, suformuota miltelinės metalurgijos karštuoju izostatiniu presavimu pramoninio terminio apdorojimo metu.Metalas.Alma Mater.transas.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. ir Kitagawa Y. Mikrostruktūros valdymas sujungiant šiuolaikinius nerūdijančius plienus.In Processing New Materials for Advanced Electromagnetic Energy, 419–422 (2005).
Smook O. Šiuolaikinės miltelinės metalurgijos super duplex nerūdijančio plieno mikrostruktūra ir savybės.Karališkasis technologijos institutas (2004 m.)
Lotto, TR ir Babalola, P. AA1070 aliuminio ir silicio karbido matricinių kompozitų poliarizacijos korozijos elgsena ir mikrostruktūrinė analizė esant rūgšties chlorido koncentracijai.Įtikinantis inžinierius.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. ir Ferro P. Duplex ir super duplex nerūdijančio plieno suvirinimo procesas, mikrostruktūriniai pokyčiai ir galutinės savybės.Dvipusis nerūdijantis plienas 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. ir Karaaslan A. Atkaitinimo laiko ir aušinimo greičio įtaka nusodinimo procesui dvifaziuose korozijai atspariuose plienuose.Metalas.Mokslas.karščio gydymas.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S ir Ravi K. Lieso dvipusio nerūdijančio plieno (LDSS), pasižyminčio puikiomis mechaninėmis ir korozinėmis savybėmis, kūrimas laboratorijoje.Išplėstinė alma mater.saugojimo bakas.794, 714 (2013).
Murkutė P., Pasebani S. ir Isgor OB Super duplex nerūdijančio plieno dangos sluoksnių metalurginės ir elektrocheminės savybės ant švelnaus plieno pagrindų, gautų lazeriu legiruojant milteliniame sluoksnyje.Mokslas.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. ir Kuroda, K. Pastangos taupyti nikelį austenitiniame nerūdijančiame pliene.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. ir Gonome F. Naujos lieso dvipusio nerūdijančio plieno serijos kūrimas.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON plieno techninė ataskaita Nr. 126 (2021).