Хімічны склад спіральнай трубы з нержавеючай сталі 321 Механічныя ўласцівасці і каразійныя паводзіны дуплекснай зваркі з нержавеючай сталі з новым электродам

Дзякуй за наведванне Nature.com.Вы выкарыстоўваеце версію браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS.Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Паўзункі, якія паказваюць тры артыкулы на слайдзе.Для перамяшчэння па слайдах выкарыстоўвайце кнопкі "Назад" і "Далей" або кнопкі кантролера слайдаў у канцы для перамяшчэння па кожным слайдзе.

Хімічны склад змеявіка з нержавеючай сталі 321

Хімічны склад змеявіка з нержавеючай сталі 321 наступны:
- Вуглярод: 0,08% макс
- Марганец: 2,00% макс
- Нікель: 9,00% мін

Механічныя ўласцівасці змеявіка з нержавеючай сталі 321

Па дадзеных вытворцы змеявіка з нержавеючай сталі 321, механічныя ўласцівасці змеявіка з нержавеючай сталі 321 прыведзены ў табліцы ніжэй: трываласць на расцяжэнне (фунт на квадратны дюйм) мяжа цякучасці (фунт на квадратны дюйм) падаўжэнне (%)

Прымяненне і выкарыстанне змеявіка з нержавеючай сталі 321

У многіх машынабудаўнічых праграмах найбольш важнымі фактарамі з'яўляюцца механічныя і каразійныя ўласцівасці дуплексных зварных канструкцый з нержавеючай сталі (DSS).У цяперашнім даследаванні даследаваліся механічныя ўласцівасці і каразійная стойкасць дуплексных зварных швоў з нержавеючай сталі ў асяроддзі, якое імітуе 3,5% NaCl, з выкарыстаннем спецыяльна распрацаванага новага электрода без дадання легіруючых элементаў да ўзораў флюсу.Два розных тыпу флюсаў з базавым індэксам 2,40 і 0,40 выкарыстоўваліся на электродах Е1 і Е2 для зваркі поплаткаў DSS адпаведна.Тэрмаўстойлівасць складаў флюсаў ацэньвалі з дапамогай тэрмагравіметрычнага аналізу.Хімічны склад, а таксама механічныя і каразійныя ўласцівасці зварных злучэнняў былі ацэнены з дапамогай эмісійнай спектраскапіі ў адпаведнасці з рознымі стандартамі ASTM.Рэнтгенаўская дыфракцыя выкарыстоўваецца для вызначэння фаз, якія прысутнічаюць у зварных швах DSS, а электроннае сканіраванне з дапамогай EDS выкарыстоўваецца для праверкі мікраструктуры зварных швоў.Межа трываласці на разрыў зварных злучэнняў, выкананых электродамі Е1, знаходзілася ў межах 715-732 МПа, электродамі Е2 – 606-687 МПа.Зварачны ток павялічаны з 90 А да 110 А, а таксама павялічана цвёрдасць.Лепшымі механічнымі ўласцівасцямі валодаюць зварныя злучэнні з электродамі Е1, пакрытымі асноўнымі флюсамі.Сталёвая канструкцыя валодае высокай каразійнай устойлівасцю ў асяроддзі 3,5% NaCl.Гэта пацвярджае працаздольнасць зварных злучэнняў, выкананых новымі электродамі.Вынікі абмяркоўваюцца з пункту гледжання знясілення легіруючых элементаў, такіх як Cr і Mo, якія назіраюцца ў зварных швах з электродамі з пакрыццём E1 і E2, і выдзялення Cr2N у зварных швах, зробленых з выкарыстаннем электродаў E1 і E2.
Гістарычна першая афіцыйная згадка пра дуплексную нержавеючую сталь (DSS) датуецца 1927 годам, калі яна выкарыстоўвалася толькі для некаторых адлівак і не выкарыстоўвалася ў большасці тэхнічных прыкладанняў з-за высокага ўтрымання вугляроду1.Але пасля стандартнае ўтрыманне вугляроду было зніжана да максімальнага значэння 0,03%, і гэтыя сталі сталі шырока выкарыстоўвацца ў розных галінах2,3.DSS - гэта сямейства сплаваў з прыкладна роўнай колькасцю ферыту і аўстэніту.Даследаванні паказалі, што ферытная фаза ў DSS забяспечвае выдатную абарону ад каразійнага расколіны пад напругай (SCC), выкліканага хларыдамі, што было важнай праблемай для аўстенітнай нержавеючай сталі (ASS) у 20 стагоддзі.З іншага боку, у некаторых машынабудаўнічых і іншых галінах4 попыт на захоўванне расце з хуткасцю да 20% у год.Гэтую інавацыйную сталь з двухфазнай аўстэнітна-ферытнай структурай можна атрымаць шляхам падбору адпаведнага складу, фізіка-хімічнага і тэрмамеханічнага рафінавання.У параўнанні з аднафазнай нержавеючай сталлю, DSS мае больш высокі мяжа цякучасці і цудоўную здольнасць супрацьстаяць SCC5, 6, 7, 8. Дуплексная структура надае гэтым сталям неперасягненую трываласць, трываласць і павышаную каразійную ўстойлівасць у агрэсіўных асяроддзях, якія змяшчаюць кіслоты, хлорангідрыды, марская вада і агрэсіўныя хімікаты9.З-за штогадовых ваганняў коштаў на нікелевыя (Ni) сплавы на агульным рынку структура DSS, асабліва тып з нізкім утрыманнем нікеля (бедны DSS), дасягнула многіх выдатных дасягненняў у параўнанні з гранецэнтраваным кубічным (FCC) жалезам10, 11. Асноўныя Праблема канструкцый ASE ў тым, што яны падвяргаюцца розным жорсткім умовам.Такім чынам, розныя інжынерныя аддзелы і кампаніі спрабуюць прасоўваць альтэрнатыўныя нержавеючыя сталі з нізкім утрыманнем нікеля (Ni), якія працуюць так жа добра, як або лепш, чым традыцыйныя ASS з адпаведнай зварваемасцю і выкарыстоўваюцца ў прамысловасці, напрыклад, у цеплаабменніках марской вады і хімічнай прамысловасці.кантэйнер 13 для асяроддзяў з высокай канцэнтрацыяй хларыдаў.
У сучасным тэхнічным прагрэсе зварная вытворчасць гуляе жыццёва важную ролю.Як правіла, канструктыўныя элементы DSS злучаюцца з дапамогай дугавой зваркі ў абароненым газе або зваркі ў абароненым газе.На зварку ў асноўным уплывае склад электрода, які выкарыстоўваецца для зваркі.Зварачныя электроды складаюцца з двух частак: металу і флюсу.Часцей за ўсё электроды пакрываюць флюсам, сумессю металаў, якія пры раскладанні вылучаюць газы і ўтвараюць ахоўны дзындра для абароны зварнога шва ад забруджванняў, павышэння стабільнасці дугі і дабаўлення легіруючага кампанента для паляпшэння якасці зваркі14. .Чыгун, алюміній, нержавеючая сталь, мяккая сталь, высокатрывалая сталь, медзь, латунь і бронза - некаторыя з металаў для зварачных электродаў, у той час як цэлюлоза, жалезны парашок і вадарод - некаторыя з флюсавых матэрыялаў.Часам у сумесь флюсу таксама дадаюць натрый, тытан і калій.
Некаторыя даследчыкі спрабавалі вывучыць уплыў канфігурацыі электродаў на механічную і каразійную цэласнасць зварных сталёвых канструкцый.Сінгх і інш.15 даследавалі ўплыў складу флюсу на падаўжэнне і трываласць на разрыў зварных швоў, звараных пад флюсам.Вынікі паказваюць, што CaF2 і NiO з'яўляюцца асноўнымі фактарамі трываласці на разрыў у параўнанні з прысутнасцю FeMn.Chirag et al.16 даследавалі злучэнні SMAW, змяняючы канцэнтрацыю руцілу (TiO2) у сумесі электроднага флюсу.Устаноўлена, што ўласцівасці мікрацвёрдасці павышаюцца за кошт павелічэння працэнтнага ўтрымання і міграцыі вугляроду і крэмнію.Кумар [17] вывучаў праектаванне і распрацоўку агламераваных флюсаў для дуговой зваркі пад флюсам сталёвых лістоў.Nwigbo і Atuanya18 даследавалі выкарыстанне багатых каліем сілікатаў натрыю для вытворчасці флюсаў для дугавой зваркі і выявілі зварныя швы з высокай трываласцю на разрыў 430 МПа і прымальнай зярністай структурай.Lothongkum et al.19 выкарыстоўвалі патэнцыякінетычны метад для вывучэння аб'ёмнай долі аўстэніту ў дуплекснай нержавеючай сталі 28Cr–7Ni–O–0,34N у ​​насычаным паветрам растворы NaCl пры канцэнтрацыі 3,5% мас.ва ўмовах pH.і 27°C.Як дуплексная, так і мікрадуплексная нержавеючая сталь праяўляюць аднолькавы ўплыў азоту на каразійныя паводзіны.Азот не ўплываў на патэнцыял або хуткасць карозіі пры pH 7 і 10, аднак патэнцыял карозіі пры pH 10 быў ніжэй, чым пры pH 7. З іншага боку, на ўсіх даследаваных узроўнях pH патэнцыял пачаў павялічвацца з павелічэннем утрымання азоту .Ласерда і інш.20 вывучалі пітынг дуплекснай нержавеючай сталі UNS S31803 і UNS S32304 у 3,5% растворы NaCl з выкарыстаннем цыклічнай патэнцыядынамічнай палярызацыі.У 3,5 мас.% растворы NaCl на дзвюх даследаваных сталёвых пласцінах выяўлены прыкметы пітынгу.Сталь UNS S31803 мае больш высокі патэнцыял карозіі (Ecorr), патэнцыял пітынгу (Epit) і супраціў палярызацыі (Rp), чым сталь UNS S32304.Сталь UNS S31803 мае больш высокую рэпасіўнасць, чым сталь UNS S32304.Згодна з даследаваннем Jiang et al.[21], пік рэактывацыі, які адпавядае двайны фазе (фазе аўстэніту і ферыту) дуплекснай нержавеючай сталі, уключае да 65% складу ферыту, і шчыльнасць току рэактывацыі ферыту павялічваецца з павелічэннем часу тэрмаапрацоўкі.Добра вядома, што аўстэнітная і ферытная фазы дэманструюць розныя электрахімічныя рэакцыі пры розных электрахімічных патэнцыялах21,22,23,24.Abdo et al.25 выкарыстоўвалі патэнцыядынамічныя вымярэнні палярызацыйнай спектраскапіі і спектраскапіі электрахімічнага імпедансу для вывучэння электрахімічна выкліканай карозіі зваранага лазерам сплаву 2205 DSS у штучнай марской вадзе (3,5% NaCl) ва ўмовах рознай кіслотнасці і шчолачнасці.Точкавая карозія назіралася на адкрытых паверхнях выпрабаваных узораў DSS.На падставе гэтых высноў было ўстаноўлена, што існуе прапарцыйная залежнасць паміж рн асяроддзя, якая растварае, і супрацівам плёнкі, якая ўтвараецца ў працэсе пераносу зарада, што непасрэдна ўплывае на адукацыю пітынгу і яго характарыстыкі.Мэта гэтага даследавання заключалася ў тым, каб зразумець, як нядаўна распрацаваны склад зварачнага электрода ўплывае на механічную і зносаўстойлівасць цэласнасць зварнога DSS 2205 у асяроддзі 3,5% NaCl.
Мінералы (інгрэдыенты), якія выкарыстоўваліся ў складах пакрыцця электродаў, былі карбанатам кальцыя (CaCO3) з раёна Абаджана, штат Когі, Нігерыя, фтарыдам кальцыя (CaF2) з штата Тараба, Нігерыя, дыяксідам крэмнія (SiO2), парашком тальку (Mg3Si4O10(OH). ) )2) і рутыл (TiO2) былі атрыманы з Джоса, Нігерыя, а каалін (Al2(OH)4Si2O5) быў атрыманы з Канкары, штат Кацына, Нігерыя.У якасці звязальнага выкарыстоўваецца сілікат калію, яго атрымліваюць з Індыі.
Як паказана ў табліцы 1, аксіды, якія ўваходзяць у склад, узважвалі незалежна адзін ад аднаго на лічбавых вагах.Затым яго змешвалі са злучным з сілікату калію (23% па масе) у электрычным міксеры (мадэль: 641-048) ад Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) на працягу 30 хвілін, каб атрымаць аднастайную паўцвёрдую пасту.Вільготны змешаны флюс прэсуецца ў цыліндрычную форму з машыны для брыкетавання і падаецца ў экструзійную камеру пад ціскам ад 80 да 100 кг/см2, а з камеры падачы дроту падаецца ў экструдар з нержавеючай дроту дыяметрам 3,15 мм.Флюс падаецца праз сістэму сопла/фільеры і ўводзіцца ў экструдар для выціскання электродаў.Быў атрыманы каэфіцыент пакрыцця 1,70 мм, дзе каэфіцыент пакрыцця вызначаецца як стаўленне дыяметра электрода да дыяметра ніткі.Затым пакрытыя электроды сушылі на паветры на працягу 24 гадзін, а затым абпальвалі ў муфельнай печы (мадэль PH-248-0571/5448) пры 150–250 °C\(-\) на працягу 2 гадзін.Выкарыстоўвайце ўраўненне для разліку шчолачнасці патоку.(1) 26;
Тэрмастабільнасць узораў флюсаў саставаў Е1 і Е2 вызначалі з дапамогай тэрмагравіметрычнага аналізу (ТГА).Проба прыкладна 25,33 мг флюсу была загружана ў TGA для аналізу.Эксперыменты праводзіліся ў інэртнай асяроддзі, атрыманай бесперапынным патокам N2 з хуткасцю 60 мл/мін.Узор награвалі ад 30°C да 1000°C пры хуткасці нагрэву 10°C/мін.У адпаведнасці з метадамі, згаданымі Wang et al.27, Xu et al.28 і Dagwa et al.29, тэрмічнае раскладанне і страта вагі ўзораў пры пэўных тэмпературах ацэньваліся па графіках TGA.
Апрацуйце дзве пласціны DSS 300 x 60 x 6 мм, каб падрыхтаваць іх да паяння.V-вобразная канаўка была распрацавана з зазорам у 3 мм, адтулінай у 2 мм і вуглом 60°.Затым пласціну прамываюць ацэтонам, каб выдаліць магчымыя забруджвання.Зварыце пласціны з дапамогай апарата для дугавой зваркі ў экранаваным стане (SMAW) з электродам пастаяннага току станоўчай палярнасці (DCEP), выкарыстоўваючы электроды з пакрыццём (E1 і E2) і электрод параўнання (C) дыяметрам 3,15 мм.Электрычная апрацоўка (EDM) (мадэль: Excetek-V400) выкарыстоўвалася для апрацоўкі зварных сталёвых узораў для механічных выпрабаванняў і характарыстыкі карозіі.Табліца 2 паказвае прыклад кода і апісанне, а табліца 3 паказвае розныя працоўныя параметры зваркі, якія выкарыстоўваюцца для зваркі платы DSS.Ураўненне (2) выкарыстоўваецца для разліку адпаведнага цеплавога спажывання.
З дапамогай аптычнага эмісійнага спектрометра (OES) Bruker Q8 MAGELLAN з даўжынёй хвалі ад 110 да 800 нм і праграмнага забеспячэння базы дадзеных SQL вызначалі хімічны склад зварных злучэнняў электродаў Е1, Е2 і С, а таксама пробаў асноўнага металу.выкарыстоўвае зазор паміж электродам і металічным узорам, які выпрабоўваецца. Выпрацоўвае электрычную энергію ў выглядзе іскры.Узор кампанентаў выпараецца і распыляецца з наступным атамным узбуджэннем, якое пасля выпраменьвае спецыфічны лінейны спектр31.Для якаснага аналізу ўзору фотаўмножальнік вымярае наяўнасць асобнага спектру для кожнага элемента, а таксама інтэнсіўнасць спектру.Затым выкарыстоўвайце ўраўненне, каб вылічыць эквівалентнае лік супраціўлення пітынгу (PREN).(3) Каэфіцыент 32 і дыяграма стану WRC 1992 выкарыстоўваюцца для разліку эквівалентаў хрому і нікеля (Creq і Nieq) з ураўненняў.(4) і (5) роўныя 33 і 34 адпаведна;
Звярніце ўвагу, што PREN улічвае толькі станоўчы ўплыў трох асноўных элементаў Cr, Mo і N, у той час як каэфіцыент азоту x знаходзіцца ў дыяпазоне 16-30.Як правіла, x выбіраецца са спісу 16, 20 або 30. У даследаваннях дуплекснай нержавеючай сталі прамежкавае значэнне 20 часцей за ўсё выкарыстоўваецца для разліку значэнняў PREN35,36.
Зварныя злучэнні, вырабленыя з выкарыстаннем розных электродаў, выпрабоўваліся на ўніверсальную выпрабавальную машыну (Instron 8800 UTM) пры хуткасці дэфармацыі 0,5 мм/мін у адпаведнасці з ASTM E8-21.Мяжа трываласці на разрыў (UTS), мяжа цякучасці пры зруху (YS) 0,2% і адноснае падаўжэнне разлічваліся ў адпаведнасці з ASTM E8-2137.
Зварныя дэталі DSS 2205 былі спачатку адшліфаваны і адпаліраваны з выкарыстаннем розных памераў зярністасці (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 і 1200) перад аналізам цвёрдасці.Зварныя ўзоры былі выраблены з дапамогай электродаў E1, E2 і C. Цвёрдасць вымяраецца ў дзесяці (10) кропках ад цэнтра зварнога шва да асноўнага металу з інтэрвалам 1 мм.
Рэнтгенаўскі дыфрактометр (D8 Discover, Bruker, Германія) з канфігурацыяй праграмнага забеспячэння Bruker XRD Commander для збору даных і Fe-фільтраванага выпраменьвання Cu-K-α з энергіяй 8,04 кэВ, што адпавядае даўжыні хвалі 1,5406 Å і хуткасці сканавання 3 ° Дыяпазон сканавання (2θ) мін-1 складае ад 38 да 103° для фазавага аналізу з электродамі E1, E2 і C і BM, якія прысутнічаюць у зварных швах DSS.Метад удакладнення Рытвельда быў выкарыстаны для індэксацыі складовых фаз з дапамогай праграмнага забеспячэння MAUD, апісанага Lutterotti39.На аснове ASTM E1245-03 быў праведзены колькасны металаграфічны аналіз мікраскапічных малюнкаў зварных злучэнняў электродаў E1, E2 і C з дапамогай праграмнага забеспячэння Image J40.Вынікі разліку аб'ёмнай долі ферыта-аўстэнітнай фазы, іх сярэдняе значэнне і адхіленне прыведзены ў табл.5. Як паказана ў прыкладзе канфігурацыі на мал.6d, аналіз аптычнай мікраскапіі (OM) быў праведзены на ПМ і зварных злучэннях з электродамі E1 і E2 для вывучэння марфалогіі узораў.Узоры паліравалі наждачнай паперай з карбіду крэмнію (SiC) зярністасцю 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 і 2000.Затым ўзоры электралітычна пратручвалі ў 10% водным растворы шчаўевай кіслаты пры пакаёвай тэмпературы пры напрузе 5 В на працягу 10 с і змяшчалі на аптычны мікраскоп LEICA DM 2500 M для марфалагічнай характарыстыкі.Далейшая паліроўка ўзору была праведзена з выкарыстаннем паперы з карбіду крэмнію (SiC) зерністасцю 2500 для аналізу SEM-BSE.Акрамя таго, зварныя злучэнні даследаваліся на мікраструктуру з дапамогай эмісійнага растравага электроннага мікраскопа (СЭМ) звышвысокага дазволу (FEI NOVA NANOSEM 430, ЗША), абсталяванага ЭРС.Узор памерам 20 × 10 × 6 мм шліфавалі рознымі наждачнымі паперамі SiC памерам ад 120 да 2500. Узоры электралітычна тручылі ў 40 г NaOH і 100 мл дыстыляванай вады пры напрузе 5 В на працягу 15 с, а затым усталяваны на трымальніку ўзораў, размешчаным у камеры SEM, для аналізу ўзораў пасля прадзьмуху камеры азотам.Электронны прамень, які генеруецца нагрэтай вальфрамавай ніткай, стварае краты на ўзоры для атрымання малюнкаў пры розным павелічэнні, а вынікі ЭРС былі атрыманы з выкарыстаннем метадаў Roche et al.41 і Макобі 42 .
Электрахімічны патэнцыядынамічны метад палярызацыі ў адпаведнасці з ASTM G59-9743 і ASTM G5-1444 быў выкарыстаны для ацэнкі патэнцыялу дэградацыі пласцін DSS 2205, звараных электродамі E1, E2 і C у асяроддзі 3,5% NaCl.Электрахімічныя выпрабаванні праводзіліся з дапамогай апарата Potentiostat-Galvanostat/ZRA з кампутарным кіраваннем (мадэль: PC4/750, Gamry Instruments, ЗША).Электрахімічныя выпрабаванні праводзіліся на трохэлектроднай выпрабавальнай устаноўцы: DSS 2205 у якасці працоўнага электрода, насычанага каломельнага электрода (SCE) у якасці электрода параўнання і графітавага стрыжня ў якасці процілегла.Вымярэнні праводзіліся з дапамогай электрахімічнай ячэйкі, у якой плошча дзеяння раствора складала плошчу працоўнага электрода 0,78 см2.Вымярэнні праводзіліся паміж патэнцыяламі ад -1,0 В да +1,6 В на папярэдне стабілізаваным OCP (адносна OCP) пры хуткасці сканавання 1,0 мВ/с.
Электрахімічныя выпрабаванні на крытычную тэмпературу на пітынг былі праведзены ў 3,5% NaCl для ацэнкі ўстойлівасці да пітынгу зварных швоў, выкананых электродамі E1, E2 і C.выразна на патэнцыял пітынгу ў PB (паміж пасіўнай і транспасіўнай абласцямі) і зварныя ўзоры з E1, E2, электродамі C. Такім чынам, вымярэнні CPT праводзяцца для дакладнага вызначэння патэнцыялу пітынгу зварачных матэрыялаў.Тэставанне CPT было праведзена ў адпаведнасці з дуплекснымі справаздачамі аб зварцы нержавеючай сталі45 і ASTM G150-1846.З кожнай зварваюцца сталей (С-110А, Е1-110А, Е2-90А) былі выразаны ўзоры плошчай 1 см2, уключаючы аснову, шво і зоны ЗТВ.Узоры паліравалі з дапамогай наждачнай паперы і суспензіі парашка аксіду алюмінія памерам 1 мкм у адпаведнасці са стандартнымі металаграфічнымі працэдурамі падрыхтоўкі ўзораў.Пасля паліроўкі ўзоры ачышчалі ультрагукам у ацэтоне на працягу 2 хвілін.3,5% тэставы раствор NaCl быў дададзены ў тэставую клетку CPT і пачатковая тэмпература была адрэгулявана да 25°C з дапамогай тэрмастата (Neslab RTE-111).Пасля дасягнення пачатковай тэмпературы выпрабаванняў 25 ° C газ Ar прадзьмухвалі на працягу 15 хвілін, затым узоры змяшчалі ў клетку і на працягу 15 хвілін вымяралі OCF.Затым узор быў палярызаваны шляхам падачы напружання 0,3 В пры пачатковай тэмпературы 25°C, і ток вымяраўся на працягу 10 хвілін45.Пачніце награваць раствор з хуткасцю 1 °C/мін да 50 °C.Падчас награвання доследнага раствора датчык тэмпературы выкарыстоўваецца для бесперапыннага кантролю тэмпературы раствора і захоўвання даных пра час і тэмпературу, а патэнцыястат/гальванастат выкарыстоўваецца для вымярэння току.У якасці процілеглага выкарыстоўваўся графітавы электрод, і ўсе патэнцыялы вымяраліся адносна электрода параўнання Ag/AgCl.Прадуўка аргонам праводзілася на працягу ўсяго выпрабавання.
На мал.1 паказаны склад (у вагавых працэнтах) кампанентаў флюсу F1 і F2, якія выкарыстоўваюцца для вытворчасці шчолачнага (E1) і кіслотнага (E2) электродаў адпаведна.Паказчык асноўнасці флюсу выкарыстоўваецца для прагназавання механічных і металургічных уласцівасцей зварных злучэнняў.F1 - гэта кампанент флюсу, які выкарыстоўваецца для пакрыцця электродаў E1, які называецца шчолачным флюсам, таму што яго асноўны індэкс > 1,2 (г.зн. 2,40), а F2 - гэта флюс, які выкарыстоўваецца для пакрыцця электродаў E2 і называецца кіслотным флюсам з-за сваёй асноўнасці індэкс < 0,9 (г.зн. 2,40).0,40).Відавочна, што электроды, пакрытыя асноўнымі флюсамі, у большасці выпадкаў валодаюць лепшымі механічнымі ўласцівасцямі, чым электроды, пакрытыя кіслотнымі флюсамі.Гэтая характарыстыка з'яўляецца функцыяй дамінавання асноўнага аксіду ў сістэме складу флюсу для электрода E1.Наадварот, выдаленне дзындры (аддзяляльнасць) і нізкае разбрызгванне, назіранае ў злучэннях, звараных электродамі E2, характэрныя для электродаў з кіслотным флюсавым пакрыццём з высокім утрыманнем рутила.Гэта назіранне супадае з высновамі Gill47 аб тым, што ўплыў утрымання рутіла на аддзяленне дзындры і нізкае распырскванне электродаў, пакрытых флюсам кіслаты, спрыяюць хуткаму замарожванню дзындры.Каалін у сістэме флюсу, які выкарыстоўваецца для пакрыцця электродаў E1 і E2, выкарыстоўваўся ў якасці змазкі, а парашок тальку палепшыў здольнасць да экструдавання электродаў.Калій-сілікатныя звязальныя рэчывы ў флюсовых сістэмах спрыяюць лепшаму запальванню дугі і стабільнасці эксплуатацыйных характарыстык, а таксама, акрамя сваіх адгезійных уласцівасцей, паляпшаюць аддзяленне дзындры ў зварных вырабах.Паколькі CaCO3 з'яўляецца чыстым разбуральнікам (разбуральнікам дзындры) у флюсе і мае тэндэнцыю генераваць шмат дыму падчас зваркі з-за тэрмічнага раскладання на CaO і каля 44% CO2, TiO2 (як утваральнік сеткі / шлакаутваральнік) дапамагае паменшыць колькасць дым падчас зваркі.зваркі і, такім чынам, палепшыць аддзяленне дзындры, як прапанавана Jing et al.48.Флюс фтор (CaF2) - гэта хімічна агрэсіўны флюс, які паляпшае чысціню прыпоя.Ястшэмбскай і інш.49 паведамілі пра ўплыў складу фтору гэтага складу флюсу на ўласцівасці чысціні зварнога шва.Як правіла, флюс дадаюць у зону зваркі для паляпшэння стабільнасці дугі, дадання легіруючых элементаў, назапашвання дзындры, павышэння прадукцыйнасці і паляпшэння якасці зварачнай ванны 50.
Крывыя TGA-DTG, паказаныя на мал.2а і 2б паказана трохступеньчатая страта масы пры награванні ў інтэрвале тэмператур 30-1000°С у атмасферы азоту.Вынікі на малюнках 2a і b паказваюць, што для асноўных і кіслотных узораў патоку крывая TGA апускаецца прама ўніз, пакуль нарэшце не стане паралельнай восі тэмператур, каля 866,49°C і 849,10°C адпаведна.Страта вагі на 1,30% і 0,81% у пачатку крывых TGA на мал. 2a і 2b звязана з вільгаццю, паглынутай кампанентамі флюсу, а таксама з-за выпарэння і дэгідратацыі павярхоўнай вільгаці.Асноўныя расклады ўзораў асноўнага флюсу на другой і трэцяй стадыях на мал.2а адбывалася ў дыяпазонах тэмператур 619,45°C–766,36°C і 766,36°C–866,49°C, а працэнт страты іх масы складаў 2,84 і 9,48%., адпаведна.У той час як для ўзораў кіслотнага флюсу на мал. 7b, якія знаходзіліся ў дыяпазоне тэмператур 665,23°C–745,37°C і 745,37°C–849,10°C, іх працэнтная страта вагі складала 0,81 і 6,73% адпаведна, што было прыпісана тэрмічнае раскладанне.Паколькі кампаненты флюсу неарганічныя, лятучыя рэчывы абмежаваныя сумессю флюсу.Таму аднаўленне і акісленне страшныя.Гэта супадае з вынікамі Balogun et al.51, Kamli et al.52 і Adeleke et al.53.Сума страты масы ўзору флюсу, якая назіраецца на мал.2а і 2б складае 13,26% і 8,43% адпаведна.Меншая страта масы флюсавых узораў на мал.2b звязана з высокімі тэмпературамі плаўлення TiO2 і SiO2 (1843 і 1710°C адпаведна) у якасці асноўных аксідаў, якія складаюць сумесь флюсу54,55, у той час як TiO2 і SiO2 маюць больш нізкія тэмпературы плаўлення.тэмпература плаўлення Першасны аксід: CaCO3 (825 °C) ва ўзоры флюсу на мал.2a56.Пра гэтыя змены ў тэмпературы плаўлення першасных аксідаў у сумесях флюсаў добра паведамляюць Шы і інш.54, Рынгдален і інш.55 і Ду і інш.56.Назіраючы бесперапынную страту вагі на мал. 2а і 2б, можна зрабіць выснову, што ўзоры флюсу, якія выкарыстоўваюцца ў электродных пакрыццях E1 і E2, падвяргаюцца аднаступенчатаму раскладанню, як мяркуе Brown57.Тэмпературны дыяпазон працэсу відаць з вытворных крывых (мас.%) на мал.2а і б.Паколькі крывая TGA не можа дакладна апісаць пэўную тэмпературу, пры якой сістэма патоку падвяргаецца змене фазы і крышталізацыі, вытворная TGA выкарыстоўваецца для вызначэння дакладнага значэння тэмпературы кожнай з'явы (змена фазы) у якасці эндатэрмічнага піку для падрыхтоўкі сістэмы патоку.
Крывыя TGA-DTG, якія паказваюць тэрмічнае раскладанне (а) шчолачнага флюсу для пакрыцця электрода E1 і (b) кіслотнага флюсу для пакрыцця электрода E2.
У табліцы 4 паказаны вынікі спектрафатаметрычнага аналізу і аналізу SEM-EDS асноўнага металу DSS 2205 і зварных швоў, зробленых з выкарыстаннем электродаў E1, E2 і C.E1 і E2 паказалі, што ўтрыманне хрому (Cr) рэзка знізілася да 18,94 і 17,04%, а ўтрыманне малібдэна (Mo) склала 0,06 і ​​0,08% адпаведна.значэння зварных швоў з электродамі E1 і E2 ніжэй.Гэта крыху адпавядае разлічанаму значэнню PREN для ферыта-аўстэнітнай фазы з аналізу SEM-EDS.Такім чынам, можна бачыць, што пітынг пачынаецца на этапе з нізкімі значэннямі PREN (зварныя швы з E1 і E2), у асноўным, як апісана ў табліцы 4. Гэта сведчыць аб знясіленні і магчымым выпадзенні сплаву ў зварным шве.У далейшым памяншэнне ўтрымання легіруючых элементаў Cr і Mo ў зварных швах, вырабленых з выкарыстаннем электродаў E1 і E2, і іх эквівалентныя значэнні нізкага пітынгу (PREN) паказаны ў табліцы 4, што стварае праблему захавання ўстойлівасці ў агрэсіўных асяроддзях, асабліва у хларыдных асяроддзях.-утрымлівальнае асяроддзе.Адносна высокае ўтрыманне нікеля (Ni) 11,14% і дапушчальная мяжа ўтрымання марганца ў зварных злучэннях электродаў E1 і E2, магчыма, аказалі станоўчы ўплыў на механічныя ўласцівасці зварных вырабаў, якія выкарыстоўваюцца ва ўмовах, якія імітуюць марскую ваду (мал. 3). ).былі зроблены з выкарыстаннем працы Yuan і Oy58 і Jing et al.48 пра ўплыў кампазіцыяў з высокім утрыманнем нікеля і марганца на паляпшэнне механічных уласцівасцей зварных канструкцый DSS у цяжкіх умовах эксплуатацыі.
Вынікі выпрабаванняў на расцяжэнне для (a) UTS і 0,2% прагіну YS і (b) раўнамернага і поўнага падаўжэння і іх стандартныя адхіленні.
Трывальныя ўласцівасці асноўнага матэрыялу (BM) і зварных злучэнняў, вырабленых з распрацаваных электродаў (E1 і E2) і камерцыйна даступнага электрода (C), ацэньвалі пры двух розных зварачных токах 90 A і 110 A. 3(a) і (b) паказваюць UTS, YS са зрушэннем 0,2%, разам з дадзенымі аб падаўжэнні і стандартным адхіленні.Вынікі кампенсацыі UTS і YS на 0,2%, атрыманыя з мал.3а паказаны аптымальныя значэння для ўзору №.1 (БМ), узор №3 (зварны шво Е1), узор №5 (зварны шво E2) і ўзор №6 (зварныя швы з С) складаюць 878 і 616 МПа, 732 і 497 МПа, 687 і 461 МПа і 769 і 549 МПа адпаведна, і іх адпаведныя стандартныя адхіленні.З мал.110 A) - гэта ўзоры з нумарамі 1, 2, 3, 6 і 7 адпаведна з мінімальнымі рэкамендаванымі ўласцівасцямі на расцяжэнне, якія перавышаюць 450 МПа пры выпрабаванні на расцяжэнне і 620 МПа пры выпрабаванні на расцяжэнне, прапанаваныя Grocki32.Падаўжэнне зварачных узораў з электродамі Е1, Е2 і С, прадстаўленых ўзорамі № 2, № 3, № 4, № 5, № 6 і № 7, пры зварачных токах 90 А і 110 А, адпаведна, адлюстроўвае пластычнасць і сумленнасць.адносіны да асноўных металаў.Меншае падаўжэнне тлумачылася магчымымі дэфектамі зваркі або складам электроднага флюсу (мал. 3б).Можна зрабіць выснову, што дуплексная нержавеючая сталь BM і зварныя злучэнні з электродамі E1, E2 і C у цэлым маюць значна больш высокія ўласцівасці пры расцяжэнні з-за адносна высокага ўтрымання нікеля (табліца 4), але гэта ўласцівасць назіралася ў зварных злучэннях.Менш эфектыўны Е2 атрымліваецца ад кіслотнага складу флюсу.Gunn59 прадэманстраваў уплыў нікелевых сплаваў на паляпшэнне механічных уласцівасцей зварных злучэнняў і кантроль фазавай раўнавагі і размеркавання элементаў.Гэта яшчэ раз пацвярджае той факт, што электроды, вырабленыя з асноўных флюсавых сумесяў, маюць лепшыя механічныя ўласцівасці, чым электроды, вырабленыя з кіслотных сумесяў флюсаў, як было прапанавана Bang et al.60.Такім чынам, унесены значны ўклад у існуючыя веды аб уласцівасцях зварнога злучэння новага электрода з пакрыццём (E1) з добрымі ўласцівасцямі пры расцяжэнні.
На мал.На малюнках 4а і 4б паказаны характарыстыкі мікрацвёрдасці па Віккерсу эксперыментальных узораў зварных злучэнняў электродаў Е1, Е2 і С. 4а паказаны вынікі цвёрдасці, атрыманыя з аднаго напрамку ўзору (ад WZ да BM), а на мал.4б паказаны вынікі цвёрдасці, атрыманыя з абодвух бакоў узору.Значэнні цвёрдасці, атрыманыя пры зварцы узораў № 2, 3, 4 і 5, якія з'яўляюцца зварнымі злучэннямі электродамі Е1 і Е2, могуць быць абумоўлены крупнозерністой структурай пры зацвярдзенні ў зварачных цыклах.Рэзкае павелічэнне цвёрдасці назіралася як у буйназярністай ЗТВ, так і ў дробназярністай ЗТВ усіх узораў №№ 2-7 (гл. коды ўзораў у табл. 2), што можна растлумачыць магчымым змяненнем мікраструктуры шво ў выніку хрому зварных узораў багатыя выкідамі (Cr23C6).У параўнанні з іншымі зварнымі ўзорамі 2, 3, 4 і 5 значэнні цвёрдасці зварных злучэнняў узораў № 6 і 7 на мал.4а і 4б вышэй (табл. 2).Згодна з Mohammed et al.61 і Nowacki і Lukoje62, гэта можа быць звязана з высокім значэннем ферыту δ і выкліканымі рэшткавымі напружаннямі ў зварным шве, а таксама з-за знясілення легіруючых элементаў, такіх як Mo і Cr, у зварным шве.Значэнні цвёрдасці ўсіх разгледжаных эксперыментальных узораў у вобласці БМ выглядаюць супадаючымі.Тэндэнцыя ў выніках аналізу цвёрдасці зварных узораў супадае з высновамі іншых даследчыкаў61,63,64.
Значэнні цвёрдасці зварных злучэнняў узораў DSS (а) паўсячэння зварных узораў і (б) поўнага перасеку зварных злучэнняў.
Былі атрыманы розныя фазы, якія прысутнічаюць у зварным DSS 2205 з электродамі E1, E2 і C, а спектры XRD для вугла дыфракцыі 2\(\тэта\) паказаны на мал. 5. Пікі аўстэніту (\(\gamma\) ) і ферыта (\(\alpha\)) фазы былі ідэнтыфікаваныя пры вуглах дыфракцыі 43° і 44°, канчаткова пацвярджаючы, што склад зварнога шва ўяўляе сабой двухфазную нержавеючую сталь 65.што DSS BM паказвае толькі аўстэнітную (\(\gamma\)) і ферытную (\(\alpha\)) фазы, што пацвярджае вынікі мікраструктуры, прадстаўленыя на малюнках 1 і 2. 6c, 7c і 9c.Ферытная (\(\alpha\)) фаза, якая назіраецца пры DSS BM, і высокі пік у зварным шве з электродам C сведчаць аб яе каразійнай устойлівасці, паколькі гэтая фаза накіравана на павышэнне каразійнай устойлівасці сталі, як Дэвісан і Рэдманд66 Заяўлена, што прысутнасць ферытавых стабілізуючых элементаў, такіх як Cr і Mo, эфектыўна стабілізуе пасіўную плёнку матэрыялу ў хларыд-змяшчальных асяроддзях.У табліцы 5 прыведзена ферыта-аўстэнітная фаза па дадзеных колькаснай металаграфіі.Суадносіны аб'ёмнай долі ферыта-аўстэнітнай фазы ў зварных злучэннях электрода З дасягаецца прыблізна (≈1:1).Нізкі ферытавы (\(\альфа\)) фазавы склад зварных вырабаў з выкарыстаннем электродаў Е1 і Е2 у выніках аб'ёмнай долі (табл. 5) паказвае на магчымую адчувальнасць да каразійнага асяроддзя, што было пацверджана электрахімічным аналізам.пацверджана (мал. 10a,b)), паколькі ферытавая фаза забяспечвае высокую трываласць і абарону ад каразійнага расколіны пад напругай, выкліканага хларыдам.Гэта дадаткова пацвярджаецца нізкімі значэннямі цвёрдасці, якія назіраюцца ў зварных швах электродаў E1 і E2 на мал.4а, б, якія абумоўлены нізкай доляй ферыту ў структуры сталі (табл. 5).Наяўнасць незбалансаваных аўстэнітнай (\(\gamma\)) і ферытнай (\(\alpha\)) фаз у зварных злучэннях з выкарыстаннем электродаў Е2 паказвае на фактычную ўразлівасць сталі да раўнамернага ўздзеяння карозіі.Наадварот, спектры XPA двухфазных сталей зварных злучэнняў з электродамі E1 і C разам з вынікамі BM звычайна паказваюць на наяўнасць аўстэнітных і ферытных стабілізуючых элементаў, што робіць матэрыял карысным у будаўніцтве і нафтахімічнай прамысловасці. , таму што сцвярджаў Jimenez et al.65;Дэвідсан і Рэдманд66;Шамант і іншыя67.
Аптычныя мікрафатаграфіі зварных злучэнняў электродаў E1 з рознай геаметрыяй зварнога шва: (a) HAZ, якая паказвае лінію сплавлення, (b) HAZ, якая паказвае лінію сплавлення пры большым павелічэнні, (c) BM для ферыта-аўстэнітнай фазы, (d) геаметрыя зварнога шва , (e) Паказвае пераходную зону побач, (f) HAZ паказвае ферыта-аўстэнітную фазу пры большым павелічэнні, (g) Зона зваркі паказвае ферыта-аўстэнітную фазу Фаза на расцяжэнне.
Аптычныя мікрафатаграфіі зварных швоў электродаў E2 пры розных геаметрыях зварных швоў: (a) HAZ, якая паказвае лінію сплавлення, (b) HAZ, якая паказвае лінію сплавлення пры большым павелічэнні, (c) BM для ферыта-аўстэнітнай аб'ёмнай фазы, (d) геаметрыя зварнога шва, (e) ), якая паказвае пераходную зону паблізу, (f) HAZ, якая паказвае ферыта-аўстэнітную фазу пры большым павелічэнні, (g) зона зваркі, якая паказвае ферыта-аўстэнітную фазу.
Малюнкі 6a–c і, напрыклад, паказваюць металаграфічную структуру злучэнняў DSS, звараных з выкарыстаннем электрода E1 пры розных геаметрыях зваркі (малюнак 6d), паказваючы, дзе былі зроблены аптычныя мікрафатаграфіі пры розных павелічэннях.На мал.6а, б, е – пераходныя зоны зварных злучэнняў, якія дэманструюць фазавую раўнаважную структуру ферыту-аўстэніту.Малюнкі 7a-c і, напрыклад, таксама паказваюць OM злучэння DSS, зваранага з выкарыстаннем электрода E2 пры розных геаметрыях зваркі (малюнак 7d), прадстаўляючы кропкі аналізу OM пры розных павелічэннях.На мал.7а, б, е паказаны пераходная зона зварнога злучэння ў ферыта-аўстэнітную раўнавагу.ОМ у зоне зваркі (ЗЗ) паказаны на мал.1 і мал.2. Зварныя швы для электродаў E1 і E2 6g і 7g адпаведна.ОМ на БМ паказаны на рысунках 1 і 2. На мал.6в, д і 7в, д паказаны выпадак зварных злучэнняў з электродамі Е1 і Е2 адпаведна.Светлая вобласць - гэта фаза аўстэніту, а цёмная чорная - фаза ферыту.Фазавыя раўнавагі ў зоне цеплавога ўздзеяння (ЗТВ) паблізу лініі плаўлення паказалі адукацыю ападкаў Cr2N, як паказана на мікрафатаграфіях SEM-BSE на мал.8а,б і пацвярджаецца на мал.9а,б.Наяўнасць Cr2N, назіраная ў ферытавай фазе узораў на мал.8a,b і пацверджаны кропкавым аналізам SEM-EMF і лінейнымі дыяграмамі EMF зварных дэталяў (мал. 9a-b), звязана з больш высокай тэмпературай нагрэву зваркі.Цыркуляцыя паскарае ўвядзенне хрому і азоту, так як высокая тэмпература ў шве павялічвае каэфіцыент дыфузіі азоту.Гэтыя вынікі пацвярджаюць даследаванні Ramirez et al.68 і Herenyu et al.69, якія паказваюць, што, незалежна ад утрымання азоту, Cr2N звычайна адкладаецца на ферытавых зернях, межах зерняў і межах α/\(\gamma\), як таксама мяркуецца іншыя даследчыкі.70,71.
(а) кропкавы SEM-EMF аналіз (1, 2 і 3) зварнога злучэння з E2;
Марфалогія паверхні рэпрэзентатыўных узораў і іх адпаведныя ЭРС паказаны на мал.10а–в.На мал.На малюнках 10а і 10б паказаны СЭМ-мікрафатаграфіі і іх спектры ЭРС зварных злучэнняў з выкарыстаннем электродаў Е1 і Е2 у зоне зваркі адпаведна, а на мал.10c паказаны мікрафатаграфіі СЭМ і спектры ЭРС ОВ, які змяшчае аўстэнітную (\(\гама\)) і ферытавую (\(\альфа\)) фазы без якіх-небудзь выпадзенняў.Як паказана ў спектры EDS на мал. 10а, працэнт Cr (21,69 мас.%) і Mo (2,65 мас.%) у параўнанні з 6,25 мас.% Ni дае адчуванне адпаведнага балансу ферыта-аўстэнітнай фазы.Мікраструктура з высокім зніжэннем утрымання хрому (15,97 мас.%) І малібдэна (1,06 мас.%) у параўнанні з высокім утрыманнем нікеля (10,08 мас.%) У мікраструктуры зварнога злучэння электрода Е2, паказаная на мал.1. Параўнаць.Спектр ЭМП 10б.Ігольчастая форма з больш дробназярністай аўстэнітнай структурай, бачная ў WZ, паказаным на мал.10б пацвярджае магчымае знясіленне ферритирующих элементаў (Cr і Mo) у зварным шве і выпадзенне нітрыду хрому (Cr2N) - аўстэнітнай фазы.Размеркаванне часціц ападкаў па межах аўстэнітнай (\(\gamma\)) і ферытнай (\(\alpha\)) фаз зварных злучэнняў DSS пацвярджае гэта сцвярджэнне72,73,74.Гэта таксама прыводзіць да яго дрэнных каразійных характарыстык, паколькі Cr лічыцца асноўным элементам для фарміравання пасіўнай плёнкі, якая паляпшае лакальную каразійную ўстойлівасць сталі59,75, як паказана на мал. 10b.Відаць, што BM на мікрафатаграфіі SEM на мал. 10c дэманструе моцную драбненне зярністасці, паколькі вынікі спектру EDS паказваюць Cr (23,32 мас.%), Mo (3,33 мас.%) і Ni (6,32 мас.%).%) добрыя хімічныя ўласцівасці.%) у якасці важнага легіруючага элемента для праверкі раўнаважнай мікраструктуры ферыта-аўстэнітнай фазы структуры DSS76.Вынікі кампазіцыйнага спектраскапічнага аналізу ЭМП зварных злучэнняў электрода E1 апраўдваюць яго выкарыстанне ў будаўніцтве і ў слабаагрэсіўных асяроддзях, паколькі аўстэнітныя ўтваральнікі і ферытныя стабілізатары ў мікраструктуры адпавядаюць стандарту DSS AISI 220541.72 для зварных злучэнняў, 77.
СЭМ-мікрафатаграфіі зварных злучэнняў, дзе (а) электрод Е1 зоны зваркі мае спектр ЭМП, (б) электрод Е2 зоны зваркі мае спектр ЭМП, (в) ОМ мае ​​спектр ЭМП.
На практыцы было заўважана, што зварныя швы DSS застываюць у цалкам ферытным (F-рэжыме) рэжыме з зараджэннем ядраў аўстэніту ніжэй тэмпературы ферытнага раствора, што ў асноўным залежыць ад эквівалентнага суадносін хрому і нікеля (Creq/Nieq) (> 1,95 складае моду F) Некаторыя даследчыкі заўважылі гэты эфект сталі з-за моцнай дыфузійнай здольнасці Cr і Mo як ферытаўтваральных элементаў у ферытавай фазе8078,79.Відавочна, што DSS 2205 BM утрымлівае вялікую колькасць Cr і Mo (паказваючы большы Creq), але мае больш нізкае ўтрыманне Ni, чым зварны шво з электродамі E1, E2 і C, што спрыяе больш высокаму стаўленню Creq/Nieq.Гэта таксама відаць у бягучым даследаванні, як паказана ў табліцы 4, дзе стаўленне Creq/Nieq было вызначана для DSS 2205 BM вышэй за 1,95.Відаць, што зварныя швы з электродамі E1, E2 і C цвярдзеюць у аўстэнітна-ферытным рэжыме (рэжым AF), аўстэнітным рэжыме (рэжым A) і ферытна-аўстэнітным рэжыме адпаведна з-за большага ўтрымання аб'ёмнага рэжыму (рэжым FA) .), як паказана ў табліцы 4, утрыманне Ni, Cr і Mo ў зварным шве меншае, што паказвае на тое, што стаўленне Creq/Nieq ніжэй, чым у BM.Першасны ферыт у зварных швах электродаў E2 меў вермікулярную марфалогію ферыту, а вызначанае стаўленне Creq/Nieq складала 1,20, як паказана ў табліцы 4.
На мал.На малюнку 11а паказаны патэнцыял разрыву ланцуга (OCP) у залежнасці ад часу для сталёвай канструкцыі AISI DSS 2205 у 3,5% растворы NaCl.Можна заўважыць, што крывая ОВП зрушваецца ў бок больш станоўчага патэнцыялу, што паказвае на з'яўленне пасіўнай плёнкі на паверхні ўзору металу, падзенне патэнцыялу паказвае на генералізаваную карозію, а амаль пастаянны патэнцыял з цягам часу паказвае на адукацыю пасіўная плёнка з цягам часу., Паверхня ўзору стабільная і мае Sticky 77. Крывыя адлюстроўваюць эксперыментальныя падкладкі ў стабільных умовах для ўсіх узораў у электраліце, які змяшчае 3,5% раствор NaCl, за выключэннем узору 7 (зварное злучэнне з C-электродам), які паказвае невялікую нестабільнасць.Гэтую нестабільнасць можна параўнаць з прысутнасцю іёнаў хларыду (Cl-) у растворы, якія могуць значна паскорыць рэакцыю карозіі, павялічваючы тым самым ступень карозіі.Назіранні падчас сканавання OCP без прыкладзенага патэнцыялу паказалі, што Cl у рэакцыі можа ўплываць на супраціў і тэрмадынамічную стабільнасць узораў у агрэсіўных асяроддзях.Ма і інш.81 і Лота і інш.5 пацвердзіў сцвярджэнне, што Cl- гуляе ролю ў паскарэнні дэградацыі пасіўных плёнак на падкладках, тым самым спрыяючы далейшаму зносу.
Электрахімічны аналіз даследаваных узораў: (а) эвалюцыя RSD у залежнасці ад часу і (б) патэнцыядынамічная палярызацыя узораў у 3,5% растворы NaCl.
На мал.11б прадстаўлены параўнальны аналіз потенциодинамических палярызацыйных крывых (ППК) зварных злучэнняў электродаў Е1, Е2 і С пад уздзеяннем 3,5% раствора NaCl.Звараныя ўзоры БМ у КПП і 3,5% растворы NaCl паказалі пасіўнае паводзіны.У табліцы 5 паказаны параметры электрахімічнага аналізу ўзораў, атрыманыя з крывых PPC, такіх як Ecorr (патэнцыял карозіі) і Epit (патэнцыял пітынгавай карозіі), і звязаныя з імі адхіленні.У параўнанні з іншымі ўзорамі № 2 і № 5, зваранымі электродамі Е1 і Е2, узоры № 1 і № 7 (БМ і зварныя злучэнні з электродам С) паказалі высокі патэнцыял для кропкавай карозіі ў растворы NaCl (мал. 11b). ).Больш высокія пасіўныя ўласцівасці першых у параўнанні з другімі абумоўлены збалансаванасцю мікраструктурнага складу сталі (аўстэнітнай і ферытнай фаз) і канцэнтрацыяй легіруючых элементаў.З-за наяўнасці ў мікраструктуры ферытавай і аўстэнітнай фаз Resendea et al.82 падтрымалі пасіўныя паводзіны DSS у агрэсіўных СМІ.Нізкая прадукцыйнасць узораў, звараных электродамі E1 і E2, можа быць звязана з высільваннем асноўных легіруючых элементаў, такіх як Cr і Mo, у зоне зваркі (WZ), паколькі яны стабілізуюць ферытавую фазу (Cr і Mo), дзейнічаюць як пасіўнікі Сплавы ў аўстэнітнай фазе акісленых сталей.Уплыў гэтых элементаў на ўстойлівасць да пітынгу большы ў аўстэнітнай фазе, чым у ферытнай фазе.Па гэтай прычыне ферытная фаза падвяргаецца пасівацыі хутчэй, чым аўстэнітная фаза, звязаная з першай вобласцю пасівацыі палярызацыйнай крывой.Гэтыя элементы аказваюць значны ўплыў на ўстойлівасць да пітынгу DSS з-за іх больш высокай устойлівасці да пітынгу ў аўстэнітнай фазе ў параўнанні з ферытнай фазай.Такім чынам, хуткая пасівацыя ферытавай фазы на 81% вышэй, чым аустенитной фазы.Хоць Cl- у растворы аказвае моцны негатыўны ўплыў на пасівуючую здольнасць сталёвай плёнкі83.Такім чынам, стабільнасць пасіўнай плёнкі ўзору будзе значна зніжана84.З табл.6 таксама паказвае, што патэнцыял карозіі (Ecorr) зварных злучэнняў з электродам Е1 некалькі менш стабільны ў растворы ў параўнанні са зварнымі злучэннямі з электродам Е2.Гэта таксама пацвярджаецца нізкімі значэннямі цвёрдасці зварных швоў з выкарыстаннем электродаў Е1 і Е2 на мал.4а, б, што звязана з нізкім утрыманнем ферыту (табл. 5) і нізкім утрыманнем хрому і малібдэна (табл. 4) у стальной канструкцыі, вырабленай з.Можна зрабіць выснову, што каразійная стойкасць сталей у мадэляваных марскіх умовах павялічваецца з памяншэннем зварачнага току і зніжаецца з нізкім утрыманнем Cr і Mo і нізкім утрыманнем ферыту.Гэта сцвярджэнне супадае з даследаваннем Саліма і інш.85 пра ўплыў такіх параметраў зваркі, як зварачны ток, на каразійную цэласнасць зварных сталей.Калі хларыд пранікае ў сталь праз розныя спосабы, такія як капілярнае паглынанне і дыфузія, утвараюцца ямкі (точкавая карозія) няроўнай формы і глыбіні.Механізм істотна адрозніваецца ў растворах з больш высокім pH, дзе навакольныя (OH-) групы проста прыцягваюцца да сталёвай паверхні, стабілізуючы пасіўную плёнку і забяспечваючы дадатковую абарону сталёвай паверхні25,86.Найлепшая каразійная стойкасць узораў № 1 і № 7 абумоўлена ў асноўным наяўнасцю ў структуры сталі вялікай колькасці δ-ферыту (табл. 5) і вялікай колькасці Cr і Mo (табл. 4), так як узровень кропкавай карозіі ў асноўным прысутнічае ў сталі, зваранай метадам DSS, у аўстенитно-фазнай структуры дэталяў.Такім чынам, хімічны склад сплаву гуляе вырашальную ролю ў каразійных характарыстыках зварнога злучэння87,88.Акрамя таго, было заўважана, што ўзоры, звараныя з выкарыстаннем электродаў E1 і C у гэтым даследаванні, паказалі больш нізкія значэнні Ecorr з крывых PPC, чым звараныя з выкарыстаннем электрода E2 з крывых OCP (табліца 5).Такім чынам, вобласць анода пачынаецца з больш нізкім патэнцыялам.Гэта змяненне ў асноўным звязана з частковай стабілізацыяй пасівацыйнага пласта, утворанага на паверхні ўзору, і катоднай палярызацыяй, якая адбываецца да дасягнення поўнай стабілізацыі OCP89.На мал.12a і b паказваюць трохмерныя выявы аптычнага прафіляра эксперыментальна падвергнутых карозіі ўзораў пры розных умовах зваркі.Відаць, што памер пітынгавай карозіі ўзораў павялічваецца з меншым патэнцыялам пітынгавай карозіі, які ствараецца высокім зварачным токам 110 А (мал. 12b), што параўнальна з памерам пітынгавай карозіі, атрыманым для зварных швоў з меншым каэфіцыентам зварачнага току 90 А. (мал. 12а).Гэта пацвярджае сцвярджэнне Махамеда90 аб тым, што на паверхні ўзору ўтвараюцца паласы слізгацення для разбурэння павярхоўнай пасівацыйнай плёнкі шляхам ўздзеяння на падкладку 3,5% раствора NaCl, так што хларыд пачынае атакаваць, прымушаючы матэрыял растварацца.
Аналіз SEM-EDS у табліцы 4 паказвае, што значэнні PREN кожнай аўстэнітнай фазы вышэй, чым значэнні ферыту ва ўсіх зварных швах і BM.Ініцыяванне пітынгу на мяжы ферыту/аўстэніту паскарае разбурэнне пласта пасіўнага матэрыялу з-за неаднароднасці і сегрэгацыі элементаў, якія адбываюцца ў гэтых зонах91.У адрозненне ад аўстэнітнай фазы, дзе значэнне эквіваленту ўстойлівасці да пітынгу (PRE) вышэй, ініцыяцыя пітынгу ў ферытнай фазе звязана з больш нізкім значэннем PRE (табліца 4).Здаецца, аўстэнітная фаза змяшчае значную колькасць стабілізатара аўстэніту (растваральнасць азоту), які забяспечвае больш высокую канцэнтрацыю гэтага элемента і, такім чынам, больш высокую ўстойлівасць да пітынгу92.
На мал.На малюнку 13 паказаны крывыя тэмпературы крытычнай кропкавай кропкі для зварных швоў E1, E2 і C.Улічваючы, што шчыльнасць току павялічылася да 100 мкА/см2 з-за пітынгу падчас выпрабаванняў ASTM, відавочна, што зварны шво @110A з E1 паказала мінімальную крытычную тэмпературу пітынгу 27,5°C, а затым E2 пры пайцы 90A паказвае CPT 40 °C, а ў выпадку C@110A самая высокая CPT складае 41 °C.Назіраныя вынікі добра супадаюць з назіранымі вынікамі палярызацыйных тэстаў.
Механічныя ўласцівасці і каразійныя паводзіны дуплексных зварных швоў з нержавеючай сталі былі даследаваны з выкарыстаннем новых электродаў E1 і E2.Шчолачны электрод (E1) і кіслотны электрод (E2), якія выкарыстоўваліся ў працэсе SMAW, былі паспяхова пакрытыя складам флюсу з агульным каэфіцыентам пакрыцця 1,7 мм і шчолачным паказчыкам 2,40 і 0,40 адпаведна.Ацэнена тэрмаўстойлівасць флюсаў, прыгатаваных з выкарыстаннем ТГА ў інэртным асяроддзі.Наяўнасць высокага ўтрымання TiO2 (%) у матрыцы флюсу палепшыла выдаленне дзындры зварных вырабаў для электродаў, пакрытых кіслотным флюсам (E2), у параўнанні з электродамі, пакрытым асноўным флюсам (E1).Нягледзячы на ​​тое, што два электроды з пакрыццём (E1 і E2) маюць добрую здольнасць запальваць дугу.Умовы зваркі, асабліва падвод цяпла, зварачны ток і хуткасць, гуляюць вырашальную ролю ў дасягненні фазавага балансу аўстэніту/ферыту зварных швоў DSS 2205 і выдатных механічных уласцівасцей зварнога шва.Злучэнні, звараныя электродам E1, паказалі выдатныя ўласцівасці пры расцяжэнні (зрух 0,2% YS = 497 МПа і UTS = 732 МПа), што пацвярджае, што электроды з асноўным флюсавым пакрыццём маюць высокі паказчык асноўнасці ў параўнанні з электродамі з кіслотным флюсавым пакрыццём.Электроды дэманструюць лепшыя механічныя ўласцівасці з нізкай шчолачнасцю.Відавочна, што ў зварных злучэннях электродаў з новым пакрыццём (Е1 і Е2) адсутнічае раўнавагу ферыта-аўстэнітнай фазы, што выяўлена з дапамогай OES і SEM-EDS аналізу зварнога шва і вызначана колькасна па аб'ёмнай долі ў зварны шво.Металаграфія пацвердзіла іх даследаванне SEM.мікраструктуры.У асноўным гэта адбываецца з-за знясілення легіруючых элементаў, такіх як Cr і Mo, і магчымага вылучэння Cr2N падчас зваркі, што пацвярджаецца сканаваннем лініі EDS.Гэта дадаткова пацвярджаецца нізкімі значэннямі цвёрдасці, якія назіраюцца ў зварных швах з электродамі E1 і E2 з-за нізкай долі ферыту і легіруючых элементаў у структуры сталі.Патэнцыял доказнай карозіі (Ecorr) зварных швоў з выкарыстаннем электрода E1 апынуўся крыху менш устойлівым да карозіі раствора ў параўнанні са зварнымі швамі з выкарыстаннем электрода E2.Гэта пацвярджае эфектыўнасць нядаўна распрацаваных электродаў у зварных швах, выпрабаваных у асяроддзі 3,5% NaCl без складу сплаву флюсавай сумесі.Можна зрабіць выснову, што ўстойлівасць да карозіі ў мадэляваных марскіх умовах павялічваецца з памяншэннем зварачнага току.Так, вылучэнне карбідаў і нітрыдаў і наступнае зніжэнне каразійнай стойкасці зварных злучэнняў з выкарыстаннем электродаў Е1 і Е2 тлумачылася павелічэннем зварачнага току, што прывяло да дысбалансу фазавага балансу зварных злучэнняў са сталей падвойнага прызначэння.
Па запыце дадзеныя для гэтага даследавання будуць прадастаўлены адпаведным аўтарам.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. і Liimatainen J. Мікраструктура супердуплекснай нержавеючай сталі, адукаванай метадам парашковай металургіі гарачага ізастатычнага прэсавання ў прамысловай тэрмаапрацоўцы.Метал.alma mater.транс.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Курода Т., Ікеуці К. і Кітагава Ю. Кантроль мікраструктуры пры злучэнні сучасных нержавеючых сталей.У апрацоўцы новых матэрыялаў для сучаснай электрамагнітнай энергіі, 419–422 (2005).
Смок О. Мікраструктура і ўласцівасці супердуплексных нержавеючых сталей сучаснай парашковай металургіі.Каралеўскі тэхналагічны інстытут (2004)
Лота, Т. Р. і Бабалола, П. Палярызацыйнае каразійнае паводзіны і мікраструктурны аналіз кампазітных матэрыялаў з алюмінія і карбіду крэмнію AA1070 пры канцэнтрацыях хларыду кіслаты.Пераканаўчы інжынер.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Банола Ф., Тыцыяні А. і Фера П. Працэс зваркі, мікраструктурныя змены і канчатковыя ўласцівасці дуплекснай і супердуплекснай нержавеючай сталі.Дуплексная нержавеючая сталь 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Кісасоз А., Гурэл С. і Карааслан А. Уплыў часу адпалу і хуткасці астуджэння на працэс нанясення двухфазных каразійна-стойкіх сталей.Метал.навука.тэрмічная апрацоўка.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S і Ravi K. Распрацоўка нішчымнай дуплекснай нержавеючай сталі (LDSS) з выдатнымі механічнымі і каразійнымі ўласцівасцямі ў лабараторыі.Перадавая alma mater.назапашвальны бак.794, 714 (2013).
Муркутэ П., Пасебані С. і Ісгор О. Б. Металургічныя і электрахімічныя ўласцівасці супердуплексных плакіруючых слаёў з нержавеючай сталі на падкладках з мяккай сталі, атрыманых лазерным легіраваннем парашковага пласта.навука.Рэсп. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. і Kuroda, K. Намаганні захаваць нікель у аўстэнітнай нержавеючай сталі.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Оікава В., Цуге С. і Гоном Ф. Распрацоўка новай серыі худых дуплексных нержавеючых сталей.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. Тэхнічная справаздача NIPPON Steel № 126 (2021).