321 stainless steel coiled tube kemikal na komposisyon Mga mekanikal na katangian at pag-uugali ng kaagnasan ng isang duplex stainless steel weld na may bagong electrode

Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Gumagamit ka ng bersyon ng browser na may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Bilang karagdagan, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipinapakita namin ang site na walang mga istilo at JavaScript.
Mga slider na nagpapakita ng tatlong artikulo sa bawat slide.Gamitin ang likod at susunod na mga pindutan upang lumipat sa mga slide, o ang mga pindutan ng slide controller sa dulo upang lumipat sa bawat slide.

Hindi kinakalawang na Asero 321 Coil Tube Chemical Komposisyon

Ang kemikal na komposisyon ng 321 stainless steel coil tubing ay ang mga sumusunod:
- Carbon: 0.08% max
- Manganese: 2.00% max
- Nikel: 9.00% min

Hindi kinakalawang na asero 321 Coil Tube Mechanical Properties

Ayon sa Stainless Steel 321 Coil Tube Manufacturer, ang mga mekanikal na katangian ng stainless steel 321 coil tubing ay naka-tabulate sa ibaba: Tensile Strength (psi) Yield Strength (psi) Elongation (%)

Mga Application at Paggamit ng Stainless Steel 321 Coil Tube

Sa maraming mga aplikasyon sa engineering, ang mga mekanikal at kaagnasan na katangian ng duplex stainless steel (DSS) welded structures ay ang pinakamahalagang salik.Ang kasalukuyang pag-aaral ay nag-imbestiga sa mga mekanikal na katangian at corrosion resistance ng duplex stainless steel welds sa isang kapaligiran na ginagaya ang 3.5% NaCl gamit ang isang espesyal na idinisenyong bagong elektrod nang walang pagdaragdag ng mga elemento ng alloying sa mga sample ng flux.Dalawang magkakaibang uri ng mga flux na may pangunahing index na 2.40 at 0.40 ang ginamit sa mga electrodes E1 at E2 para sa welding DSS boards, ayon sa pagkakabanggit.Ang thermal stability ng flux compositions ay nasuri gamit ang thermogravimetric analysis.Ang komposisyon ng kemikal pati na rin ang mga katangian ng mekanikal at kaagnasan ng mga welded joints ay nasuri gamit ang emission spectroscopy alinsunod sa iba't ibang pamantayan ng ASTM.Ang X-ray diffraction ay ginagamit upang matukoy ang mga phase na naroroon sa DSS welds, at ang pag-scan ng electron na may EDS ay ginagamit upang siyasatin ang microstructure ng welds.Ang tensile strength ng welded joints na ginawa ng E1 electrodes ay nasa loob ng 715-732 MPa, ng E2 electrodes - 606-687 MPa.Ang kasalukuyang hinang ay nadagdagan mula 90 A hanggang 110 A, at ang katigasan ay nadagdagan din.Ang mga welded joints na may E1 electrodes na pinahiran ng mga pangunahing flux ay may mas mahusay na mga mekanikal na katangian.Ang istraktura ng bakal ay may mataas na paglaban sa kaagnasan sa isang 3.5% NaCl na kapaligiran.Kinukumpirma nito ang kakayahang magamit ng mga welded joint na ginawa gamit ang mga bagong binuo na electrodes.Ang mga resulta ay tinalakay sa mga tuntunin ng pag-ubos ng mga elemento ng alloying tulad ng Cr at Mo na naobserbahan sa mga welds na may coated electrodes E1 at E2, at ang paglabas ng Cr2N sa mga welds na ginawa gamit ang mga electrodes E1 at E2.
Sa kasaysayan, ang unang opisyal na pagbanggit ng duplex stainless steel (DSS) ay nagsimula noong 1927, noong ginamit lamang ito para sa ilang partikular na casting at hindi ginamit sa karamihan ng mga teknikal na aplikasyon dahil sa mataas na carbon content nito1.Ngunit kasunod nito, ang karaniwang nilalaman ng carbon ay nabawasan sa pinakamataas na halaga na 0.03%, at ang mga bakal na ito ay naging malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan2,3.Ang DSS ay isang pamilya ng mga haluang metal na may humigit-kumulang pantay na dami ng ferrite at austenite.Ipinakita ng pananaliksik na ang ferritic phase sa DSS ay nagbibigay ng mahusay na proteksyon laban sa chloride-induced stress corrosion cracking (SCC), na isang mahalagang isyu para sa austenitic stainless steels (ASS) noong ika-20 siglo.Sa kabilang banda, sa ilang engineering at iba pang industriya4, ang demand para sa storage ay lumalaki sa rate na hanggang 20% ​​bawat taon.Ang makabagong bakal na ito na may two-phase austenitic-ferritic na istraktura ay maaaring makuha sa pamamagitan ng angkop na pagpili ng komposisyon, pisikal-kemikal at thermomechanical na pagpino.Kung ikukumpara sa single-phase na hindi kinakalawang na asero, ang DSS ay may mas mataas na yield strength at superior na kakayahan na makatiis sa SCC5, 6, 7, 8. Ang duplex structure ay nagbibigay sa mga steels na ito ng hindi maunahang lakas, tibay at mas mataas na corrosion resistance sa mga agresibong kapaligiran na naglalaman ng mga acid, acid chlorides, tubig dagat at mga kemikal na kinakaing unti-unti9.Dahil sa taunang pagbabagu-bago ng presyo ng nickel (Ni) alloys sa pangkalahatang merkado, ang istruktura ng DSS, lalo na ang mababang uri ng nickel (lean DSS), ay nakamit ang maraming natitirang tagumpay kumpara sa face centered cubic (FCC) iron10, 11. Ang pangunahing Ang problema ng mga disenyo ng ASE ay dahil napapailalim sila sa iba't ibang malupit na kondisyon.Samakatuwid, sinusubukan ng iba't ibang departamento at kumpanya ng engineering na i-promote ang mga alternatibong low nickel (Ni) na hindi kinakalawang na asero na gumaganap nang mahusay o mas mahusay kaysa sa tradisyunal na ASS na may angkop na weldability at ginagamit sa mga pang-industriyang aplikasyon tulad ng mga sea water heat exchanger at industriya ng kemikal.lalagyan 13 para sa mga kapaligiran na may mataas na konsentrasyon ng chloride.
Sa modernong teknolohikal na pag-unlad, ang welded production ay gumaganap ng isang mahalagang papel.Karaniwan, ang mga miyembro ng istruktura ng DSS ay pinagsama ng gas shielded arc welding o gas shielded arc welding.Ang hinang ay pangunahing apektado ng komposisyon ng elektrod na ginagamit para sa hinang.Ang mga welding electrodes ay binubuo ng dalawang bahagi: metal at flux.Kadalasan, ang mga electrodes ay pinahiran ng flux, isang halo ng mga metal na, kapag nabulok, naglalabas ng mga gas at bumubuo ng isang proteksiyon na slag upang maprotektahan ang hinang mula sa kontaminasyon, dagdagan ang katatagan ng arko, at magdagdag ng isang alloying component upang mapabuti ang kalidad ng hinang14 .Ang cast iron, aluminum, stainless steel, mild steel, high strength steel, copper, brass, at bronze ay ilan sa mga welding electrode metal, habang ang cellulose, iron powder, at hydrogen ay ilan sa mga flux na materyales na ginamit.Minsan ang sodium, titanium at potassium ay idinagdag din sa flux mixture.
Sinubukan ng ilang mananaliksik na pag-aralan ang epekto ng pagsasaayos ng elektrod sa integridad ng mekanikal at kaagnasan ng mga istrukturang welded na bakal.Singh et al.Inimbestigahan ng 15 ang epekto ng flux composition sa elongation at tensile strength ng welds na hinangin ng submerged arc welding.Ang mga resulta ay nagpapakita na ang CaF2 at NiO ay ang pangunahing determinants ng makunat na lakas kumpara sa pagkakaroon ng FeMn.Sinisiyasat ni Chirag et al.16 ang mga SMAW compound sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng konsentrasyon ng rutile (TiO2) sa isang electrode flux mixture.Napag-alaman na ang mga katangian ng microhardness ay tumaas dahil sa pagtaas ng porsyento at paglipat ng carbon at silikon.Pinag-aralan ni Kumar [17] ang disenyo at pagbuo ng mga pinagsama-samang flux para sa nakalubog na arc welding ng mga sheet ng bakal.Inimbestigahan nina Nwigbo at Atuanya18 ang paggamit ng potassium-rich sodium silicate binders para sa paggawa ng arc welding fluxes at natagpuan ang mga welds na may mataas na lakas ng tensile na 430 MPa at isang katanggap-tanggap na istraktura ng butil.Lothongkum et al.19 ay gumamit ng isang potentiokinetic na paraan upang pag-aralan ang volume fraction ng austenite sa duplex stainless steel 28Cr–7Ni–O–0.34N sa isang air-saturated na NaCl solution sa konsentrasyon na 3.5% wt.sa ilalim ng mga kondisyon ng pH.at 27°C.Ang parehong duplex at micro duplex na hindi kinakalawang na asero ay nagpapakita ng parehong epekto ng nitrogen sa pag-uugali ng kaagnasan.Hindi naapektuhan ng nitrogen ang potensyal o rate ng kaagnasan sa pH 7 at 10, gayunpaman, ang potensyal ng kaagnasan sa pH 10 ay mas mababa kaysa sa pH 7. Sa kabilang banda, sa lahat ng antas ng pH na pinag-aralan, nagsimulang tumaas ang potensyal sa pagtaas ng nilalaman ng nitrogen .Lacerda et al.20 pinag-aralan ang pitting ng duplex stainless steels UNS S31803 at UNS S32304 sa 3.5% NaCl solution gamit ang cyclic potentiodynamic polarization.Sa isang 3.5 wt.% na solusyon ng NaCl, ang mga palatandaan ng pitting ay natagpuan sa dalawang inimbestigahang steel plate.Ang UNS S31803 steel ay may mas mataas na potensyal na kaagnasan (Ecorr), pitting potential (Epit) at polarization resistance (Rp) kaysa sa UNS S32304 steel.Ang UNS S31803 steel ay may mas mataas na repassivity kaysa UNS S32304 steel.Ayon sa pag-aaral ni Jiang et al.[21], ang reactivation peak na tumutugma sa double phase (austenite at ferrite phase) ng duplex stainless steel ay kinabibilangan ng hanggang 65% ng ferrite composition, at ang ferrite reactivation current density ay tumataas sa pagtaas ng heat treatment time.Kilalang-kilala na ang austenitic at ferritic phase ay nagpapakita ng iba't ibang electrochemical reactions sa iba't ibang electrochemical potentials21,22,23,24.Ginamit ni Abdo et al.25 ang mga potentiodynamic na sukat ng polarization spectroscopy at electrochemical impedance spectroscopy upang pag-aralan ang electrochemically induced corrosion ng laser-welded 2205 DSS alloy sa artipisyal na tubig-dagat (3.5% NaCl) sa ilalim ng mga kondisyon ng iba't ibang acidity at alkalinity.Ang pitting corrosion ay naobserbahan sa mga nakalantad na ibabaw ng nasubok na mga specimen ng DSS.Batay sa mga natuklasan na ito, itinatag na mayroong isang proporsyonal na relasyon sa pagitan ng pH ng dissolving medium at ang paglaban ng pelikula na nabuo sa proseso ng paglipat ng singil, na direktang nakakaapekto sa pagbuo ng pitting at ang pagtutukoy nito.Ang layunin ng pag-aaral na ito ay maunawaan kung paano nakakaapekto ang bagong nabuong welding electrode composition sa mekanikal at wear-resistant na integridad ng welded DSS 2205 sa isang 3.5% NaCl na kapaligiran.
Ang flux mineral (mga sangkap) na ginamit sa electrode coating formulations ay Calcium Carbonate (CaCO3) mula sa Obajana District, Kogi State, Nigeria, Calcium Fluoride (CaF2) mula sa Taraba State, Nigeria, Silicon Dioxide (SiO2), Talc Powder (Mg3Si4O10(OH). ) )2) at rutile (TiO2) ay nakuha mula sa Jos, Nigeria, at ang kaolin (Al2(OH)4Si2O5) ay nakuha mula sa Kankara, Katsina State, Nigeria.Ang potasa silicate ay ginagamit bilang isang panali, ito ay nakuha mula sa India.
Tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 1, ang mga constituent oxide ay independiyenteng natimbang sa isang digital na balanse.Pagkatapos ay hinaluan ito ng potassium silicate binder (23% ayon sa timbang) sa isang electric mixer (modelo: 641-048) mula sa Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) sa loob ng 30 minuto upang makakuha ng homogenous na semi-solid paste.Ang wet mixed flux ay pinindot sa isang cylindrical na hugis mula sa briquetting machine at ipapakain sa extrusion chamber sa presyon na 80 hanggang 100 kg/cm2, at mula sa wire feed chamber ay ipinapasok sa 3.15mm diameter stainless wire extruder.Ang flux ay pinapakain sa pamamagitan ng isang nozzle/die system at ini-inject sa extruder upang ma-extrude ang mga electrodes.Ang isang kadahilanan ng saklaw na 1.70 mm ay nakuha, kung saan ang kadahilanan ng saklaw ay tinukoy bilang ang ratio ng diameter ng elektrod sa diameter ng strand.Pagkatapos ang mga coated electrodes ay pinatuyo sa hangin sa loob ng 24 na oras at pagkatapos ay na-calcine sa isang muffle furnace (modelo PH-248-0571/5448) sa 150–250 °C\(-\) sa loob ng 2 oras.Gamitin ang equation upang kalkulahin ang alkalinity ng daloy.(1) 26;
Ang thermal stability ng mga sample ng flux ng mga komposisyon na E1 at E2 ay tinutukoy gamit ang thermogravimetric analysis (TGA).Ang isang sample ng humigit-kumulang 25.33 mg ng flux ay na-load sa TGA para sa pagsusuri.Ang mga eksperimento ay isinagawa sa isang hindi gumagalaw na daluyan na nakuha ng tuluy-tuloy na daloy ng N2 sa bilis na 60 ml/min.Ang sample ay pinainit mula 30°C hanggang 1000°C sa bilis ng pag-init na 10°C/min.Kasunod ng mga pamamaraan na binanggit ni Wang et al.27, Xu et al.28 at Dagwa et al.29, ang thermal decomposition at pagbaba ng timbang ng mga sample sa ilang partikular na temperatura ay tinasa mula sa TGA plots.
Iproseso ang dalawang 300 x 60 x 6 mm na DSS plate upang maghanda para sa paghihinang.Ang V-groove ay dinisenyo na may 3mm root gap, 2mm root hole at isang 60° groove angle.Ang plato ay pagkatapos ay banlawan ng acetone upang alisin ang mga posibleng contaminants.I-weld ang mga plate gamit ang isang shielded metal arc welder (SMAW) na may direct current electrode positive polarity (DCEP) gamit ang coated electrodes (E1 at E2) at isang reference electrode (C) na may diameter na 3.15 mm.Ginamit ang Electrical Discharge Machining (EDM) (Modelo: Excetek-V400) sa machine welded steel specimens para sa mechanical testing at corrosion characterization.Ipinapakita ng talahanayan 2 ang halimbawang code at paglalarawan, at ipinapakita ng Talahanayan 3 ang iba't ibang mga parameter ng pagpapatakbo ng welding na ginagamit sa pagwelding ng DSS board.Ang equation (2) ay ginagamit upang kalkulahin ang katumbas na input ng init.
Gamit ang Bruker Q8 MAGELLAN optical emission spectrometer (OES) na may wavelength na 110 hanggang 800 nm at SQL database software, natukoy ang kemikal na komposisyon ng weld joints ng mga electrodes E1, E2 at C, pati na rin ang mga sample ng base metal.ginagamit ang puwang sa pagitan ng electrode at ng metal na sample sa ilalim ng pagsubok Bumubuo ng elektrikal na enerhiya sa anyo ng isang spark.Ang isang sample ng mga bahagi ay na-vaporize at na-spray, na sinusundan ng atomic excitation, na pagkatapos ay naglalabas ng isang tiyak na spectrum ng linya31.Para sa qualitative analysis ng sample, ang photomultiplier tube ay sumusukat sa pagkakaroon ng isang nakalaang spectrum para sa bawat elemento, pati na rin ang intensity ng spectrum.Pagkatapos ay gamitin ang equation upang kalkulahin ang katumbas na pitting resistance number (PREN).(3) Ang ratio 32 at ang WRC 1992 state diagram ay ginagamit upang kalkulahin ang chromium at nickel equivalents (Creq at Nieq) mula sa mga equation.(4) at (5) ay 33 at 34 ayon sa pagkakabanggit;
Tandaan na ang PREN ay isinasaalang-alang lamang ang positibong epekto ng tatlong pangunahing elemento na Cr, Mo at N, habang ang nitrogen factor x ay nasa hanay na 16-30.Kadalasan, pinipili ang x mula sa listahan ng 16, 20, o 30. Sa pananaliksik sa mga duplex na hindi kinakalawang na asero, isang intermediate na halaga na 20 ang pinakakaraniwang ginagamit upang kalkulahin ang mga halaga ng PREN35,36.
Ang mga welded joint na ginawa gamit ang iba't ibang electrodes ay sinubok ng tensile sa isang universal testing machine (Instron 8800 UTM) sa strain rate na 0.5 mm/min alinsunod sa ASTM E8-21.Ang tensile strength (UTS), 0.2% shear yield strength (YS), at elongation ay kinakalkula ayon sa ASTM E8-2137.
Ang mga weld ng DSS 2205 ay unang giniling at pinakintab gamit ang iba't ibang laki ng grit (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 at 1200) bago ang pagsusuri ng katigasan.Ang mga welded specimen ay ginawa gamit ang mga electrodes E1, E2 at C. Ang katigasan ay sinusukat sa sampung (10) puntos mula sa gitna ng weld hanggang sa base metal na may pagitan na 1 mm.
Ang X-ray diffractometer (D8 Discover, Bruker, Germany) ay na-configure gamit ang Bruker XRD Commander software para sa pagkolekta ng data at Fe-filtered Cu-K-α radiation na may enerhiya na 8.04 keV na tumutugma sa wavelength na 1.5406 Å at isang scan rate na 3. ° Scan range (2θ) min-1 ay 38 hanggang 103° para sa phase analysis na may E1, E2 at C at BM electrodes na nasa DSS welds.Ang paraan ng pagpipino ng Rietveld ay ginamit upang i-index ang mga bahagi ng constituent gamit ang MAUD software na inilarawan ni Lutterotti39.Batay sa ASTM E1245-03, ang isang quantitative metallographic analysis ng mga mikroskopikong larawan ng weld joints ng electrodes E1, E2 at C ay isinagawa gamit ang Image J40 software.Ang mga resulta ng pagkalkula ng volume fraction ng ferrite-austenitic phase, ang kanilang average na halaga at paglihis ay ibinibigay sa Talahanayan.5. Gaya ng ipinapakita sa sample configuration sa fig.6d, ang optical microscopy (OM) analysis ay isinagawa sa PM at welded joints na may mga electrodes E1 at E2 upang pag-aralan ang morpolohiya ng mga sample.Ang mga sample ay pinakintab gamit ang 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, at 2000 grit silicon carbide (SiC) na papel de liha.Ang mga sample ay pagkatapos ay electrolytically etched sa isang 10% aqueous oxalic acid solution sa room temperature sa boltahe ng 5 V para sa 10 s at inilagay sa isang LEICA DM 2500 M optical microscope para sa morphological characterization.Ang karagdagang buli ng sample ay isinagawa gamit ang 2500 grit silicon carbide (SiC) na papel para sa pagsusuri ng SEM-BSE.Bilang karagdagan, ang mga welded joints ay sinuri para sa microstructure gamit ang ultra-high resolution field emission scanning electron microscope (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, USA) na nilagyan ng EMF.Ang isang 20 × 10 × 6 mm sample ay giniling gamit ang iba't ibang SiC na mga sandpaper na may sukat mula 120 hanggang 2500. Ang mga sample ay electrolytically etched sa 40 g ng NaOH at 100 ml ng distilled water sa boltahe na 5 V sa loob ng 15 s, at pagkatapos naka-mount sa isang sample holder , na matatagpuan sa SEM chamber, para sa pagsusuri ng mga sample pagkatapos na linisin ang chamber na may nitrogen.Ang isang electron beam na nabuo ng isang pinainit na tungsten filament ay lumilikha ng isang rehas na bakal sa sample upang makabuo ng mga imahe sa iba't ibang mga magnification, at ang mga resulta ng EMF ay nakuha gamit ang mga pamamaraan ng Roche et al.41 at Mokobi 42 .
Ginamit ang isang electrochemical potentiodynamic polarization method ayon sa ASTM G59-9743 at ASTM G5-1444 upang suriin ang potensyal ng pagkasira ng DSS 2205 plates na hinangin gamit ang E1, E2 at C electrodes sa isang 3.5% NaCl na kapaligiran.Ang mga pagsusuri sa electrochemical ay isinagawa gamit ang isang computer-controlled Potentiostat-Galvanostat/ZRA apparatus (modelo: PC4/750, Gamry Instruments, USA).Isinagawa ang electrochemical testing sa isang three-electrode test setup: DSS 2205 bilang working electrode, saturated calomel electrode (SCE) bilang reference electrode at graphite rod bilang counter electrode.Ang mga sukat ay isinagawa gamit ang isang electrochemical cell, kung saan ang lugar ng pagkilos ng solusyon ay ang lugar ng gumaganang elektrod na 0.78 cm2.Ang mga sukat ay ginawa sa pagitan ng -1.0 V hanggang +1.6 V na potensyal sa isang pre-stabilized na OCP (kamag-anak sa OCP) sa isang scan rate na 1.0 mV/s.
Ang mga pagsusuri sa kritikal na temperatura ng electrochemical pitting ay isinagawa sa 3.5% NaCl upang suriin ang pitting resistance ng mga welds na ginawa gamit ang E1, E2, at C electrodes.malinaw sa pitting potential sa PB (sa pagitan ng passive at transpassive regions), at welded specimens na may E1, E2, Electrodes C. Samakatuwid, ang mga pagsukat ng CPT ay ginagawa upang tumpak na matukoy ang pitting potential ng welding consumables.Ang pagsusuri sa CPT ay isinagawa alinsunod sa duplex stainless steel weld reports45 at ASTM G150-1846.Mula sa bawat isa sa mga bakal na welded (S-110A, E1-110A, E2-90A), ang mga sample na may sukat na 1 cm2 ay pinutol, kasama ang base, weld, at HAZ zone.Ang mga sample ay pinakintab gamit ang papel de liha at isang 1 µm alumina powder slurry alinsunod sa karaniwang pamamaraan ng paghahanda ng sample ng metallographic.Pagkatapos ng buli, ang mga sample ay nalinis sa acetone sa loob ng 2 min.Ang isang 3.5% NaCl test solution ay idinagdag sa CPT test cell at ang paunang temperatura ay naayos sa 25°C gamit ang isang thermostat (Neslab RTE-111).Matapos maabot ang paunang temperatura ng pagsubok na 25 ° C, ang Ar gas ay hinipan ng 15 min, pagkatapos ay inilagay ang mga sample sa cell, at ang OCF ay sinusukat sa loob ng 15 min.Ang sample ay pagkatapos ay polarized sa pamamagitan ng paglalapat ng isang boltahe ng 0.3 V sa isang paunang temperatura ng 25 ° C, at ang kasalukuyang ay sinusukat para sa 10 min45.Simulan ang pag-init ng solusyon sa bilis na 1 °C/min hanggang 50 °C.Sa panahon ng pag-init ng solusyon sa pagsubok, ginagamit ang sensor ng temperatura upang patuloy na subaybayan ang temperatura ng solusyon at mag-imbak ng data ng oras at temperatura, at ang potentiostat/galvanostat ay ginagamit upang sukatin ang kasalukuyang.Ginamit ang isang graphite electrode bilang counter electrode, at ang lahat ng potensyal ay sinusukat na may kaugnayan sa Ag/AgCl reference electrode.Ang argon purge ay isinagawa sa buong pagsubok.
Sa fig.Ipinapakita ng 1 ang komposisyon (sa porsyento ng timbang) ng mga bahagi ng flux na F1 at F2 na ginagamit para sa paggawa ng mga alkaline (E1) at acidic (E2) na mga electrodes, ayon sa pagkakabanggit.Ang flux basicity index ay ginagamit upang mahulaan ang mekanikal at metalurhiko na mga katangian ng welded joints.Ang F1 ay ang bahagi ng flux na ginamit upang pahiran ang mga electrodes ng E1, na tinatawag na alkaline flux dahil ang pangunahing index nito ay > 1.2 (ibig sabihin, 2.40), at ang F2 ay ang flux na ginagamit upang pahiran ang E2 electrodes, na tinatawag na acid flux dahil sa pagiging basic nito. index < 0.9 (ibig sabihin, 2.40).0.40).Malinaw na ang mga electrodes na pinahiran ng mga pangunahing flux sa karamihan ng mga kaso ay may mas mahusay na mga mekanikal na katangian kaysa sa mga electrodes na pinahiran ng acidic fluxes.Ang katangiang ito ay isang function ng pangingibabaw ng basic oxide sa flux composition system para sa electrode E1.Sa kabaligtaran, ang pag-alis ng slag (separability) at mababang spatter na sinusunod sa mga joints na hinangin ng E2 electrodes ay katangian ng mga electrodes na may acidic flux coating na may mataas na nilalaman ng rutile.Ang pagmamasid na ito ay naaayon sa mga natuklasan ng Gill47 na ang epekto ng rutile content sa slag detachability at ang mababang spatter ng acid flux coated electrodes ay nag-aambag sa mabilis na pagyeyelo ng slag.Ang kaolin sa sistema ng pagkilos ng bagay na ginamit sa coat electrodes E1 at E2 ay ginamit bilang isang pampadulas, at ang talc powder ay nagpabuti ng extrudability ng mga electrodes.Ang mga potassium silicate binder sa mga flux system ay nag-aambag sa mas mahusay na arc ignition at performance stability, at, bilang karagdagan sa kanilang adhesive properties, mapabuti ang slag separation sa mga welded na produkto.Dahil ang CaCO3 ay isang net breaker (slag breaker) sa flux at may posibilidad na makabuo ng maraming usok sa panahon ng welding dahil sa thermal decomposition sa CaO at humigit-kumulang 44% CO2, ang TiO2 (bilang isang net builder / slag dating) ay tumutulong na bawasan ang halaga. ng usok sa panahon ng hinang.welding at sa gayon ay mapabuti ang slag detachability gaya ng iminungkahi ni Jing et al.48.Ang Fluorine Flux (CaF2) ay isang agresibong kemikal na pagkilos ng bagay na nagpapabuti sa kalinisan ng panghinang.Jastrzębska et al.Iniulat ng 49 ang epekto ng komposisyon ng fluoride ng komposisyon ng flux na ito sa mga katangian ng kalinisan ng weld.Kadalasan, ang flux ay idinaragdag sa weld area upang mapabuti ang arc stability, magdagdag ng mga elemento ng alloying, bumuo ng slag, pataasin ang produktibidad, at mapabuti ang kalidad ng weld pool 50.
Ang mga kurba ng TGA-DTG na ipinapakita sa Fig.Ang 2a at 2b ay nagpapakita ng tatlong yugto ng pagbaba ng timbang sa pag-init sa hanay ng temperatura na 30–1000°C sa isang nitrogen na kapaligiran.Ang mga resulta sa Mga Figure 2a at b ay nagpapakita na para sa basic at acidic na flux sample, ang TGA curve ay diretsong bumababa hanggang sa tuluyan itong maging parallel sa temperature axis, sa paligid ng 866.49°C at 849.10°C ayon sa pagkakabanggit.Ang pagbaba ng timbang na 1.30% at 0.81% sa simula ng TGA curves sa Fig. 2a at 2b ay dahil sa moisture na hinihigop ng mga bahagi ng flux, pati na rin ang evaporation at dehydration ng surface moisture.Ang pangunahing mga decompositions ng mga sample ng pangunahing pagkilos ng bagay sa ikalawa at ikatlong yugto sa fig.2a ay naganap sa mga saklaw ng temperatura na 619.45°C–766.36°C at 766.36°C–866.49°C, at ang porsyento ng kanilang pagbaba ng timbang ay 2.84 at 9.48%., ayon sa pagkakabanggit.Habang para sa mga sample ng acidic flux sa Fig. 7b, na nasa hanay ng temperatura na 665.23°C–745.37°C at 745.37°C–849.10°C, ang kanilang porsyentong pagbaba ng timbang ay 0.81 at 6.73%, ayon sa pagkakabanggit, na naiugnay sa thermal decomposition.Dahil ang mga bahagi ng flux ay hindi organiko, ang mga pabagu-bago ay limitado sa pinaghalong flux.Samakatuwid, ang pagbabawas at oksihenasyon ay kakila-kilabot.Ito ay naaayon sa mga resulta ng Balogun et al.51, Kamli et al.52 at Adeleke et al.53.Ang kabuuan ng pagkawala ng masa ng sample ng flux na sinusunod sa fig.2a at 2b ay 13.26% at 8.43%, ayon sa pagkakabanggit.Mas kaunting pagkawala ng masa ng mga sample ng flux sa fig.Ang 2b ay dahil sa mataas na mga punto ng pagkatunaw ng TiO2 at SiO2 (1843 at 1710°C ayon sa pagkakabanggit) bilang pangunahing mga oxide na bumubuo sa flux mixture54,55, habang ang TiO2 at SiO2 ay may mas mababang mga punto ng pagkatunaw.punto ng pagkatunaw Pangunahing oksido: CaCO3 (825 °C) sa sample ng flux sa fig.2a56.Ang mga pagbabagong ito sa punto ng pagkatunaw ng mga pangunahing oksido sa mga pinaghalong flux ay mahusay na iniulat ni Shi et al.54, Ringdalen et al.55 at Du et al.56.Ang pagmamasid sa tuluy-tuloy na pagbaba ng timbang sa Fig. 2a at 2b, maaari itong tapusin na ang mga sample ng flux na ginamit sa E1 at E2 electrode coatings ay sumasailalim sa one-step decomposition, gaya ng iminungkahi ni Brown57.Ang hanay ng temperatura ng proseso ay makikita mula sa mga derivative curves (wt%) sa fig.2a at b.Dahil ang TGA curve ay hindi maaaring tumpak na ilarawan ang tiyak na temperatura kung saan ang flux system ay sumasailalim sa pagbabago ng phase at crystallization, ang TGA derivative ay ginagamit upang matukoy ang eksaktong halaga ng temperatura ng bawat phenomenon (phase change) bilang isang endothermic peak upang ihanda ang flux system.
TGA-DTG curves na nagpapakita ng thermal decomposition ng (a) alkaline flux para sa E1 electrode coating at (b) acidic flux para sa E2 electrode coating.
Ipinapakita sa talahanayan 4 ang mga resulta ng spectrophotometric analysis at SEM-EDS analysis ng DSS 2205 base metal at welds na ginawa gamit ang E1, E2 at C electrodes.Ipinakita ng E1 at E2 na ang nilalaman ng chromium (Cr) ay bumaba nang husto sa 18.94 at 17.04%, at ang nilalaman ng molibdenum (Mo) ay 0.06 at 0.08%, ayon sa pagkakabanggit.ang mga halaga ng mga welds na may mga electrodes E1 at E2 ay mas mababa.Ito ay bahagyang naaayon sa kinakalkula na halaga ng PREN para sa ferritic-austenitic phase mula sa pagsusuri ng SEM-EDS.Samakatuwid, makikita na ang pitting ay nagsisimula sa yugto na may mababang halaga ng PREN (welds mula sa E1 at E2), karaniwang tulad ng inilarawan sa Talahanayan 4. Ito ay nagpapahiwatig ng pagkaubos at posibleng pag-ulan ng haluang metal sa weld.Kasunod nito, ang pagbawas sa nilalaman ng mga elemento ng Cr at Mo alloying sa mga welds na ginawa gamit ang mga electrodes E1 at E2 at ang kanilang mababang pitting equivalent values ​​(PREN) ay ipinapakita sa Talahanayan 4, na lumilikha ng problema para sa pagpapanatili ng paglaban sa mga agresibong kapaligiran, lalo na. sa mga kapaligiran ng chloride.-naglalaman ng kapaligiran.Ang medyo mataas na nilalaman ng nickel (Ni) na 11.14% at ang pinahihintulutang limitasyon ng nilalaman ng manganese sa mga welded joint ng E1 at E2 electrodes ay maaaring may positibong epekto sa mga mekanikal na katangian ng mga weldment na ginagamit sa mga kondisyon na ginagaya ang tubig sa dagat (Fig. 3 ).ay ginawa gamit ang gawain ng Yuan at Oy58 at Jing et al.48 sa epekto ng mataas na nickel at manganese na komposisyon sa pagpapabuti ng mga mekanikal na katangian ng DSS welded structures sa ilalim ng malubhang kondisyon ng operating.
Mga resulta ng tensile test para sa (a) UTS at 0.2% sag YS at (b) pare-pareho at buong pagpahaba at ang kanilang mga karaniwang paglihis.
Ang mga katangian ng lakas ng base material (BM) at welded joints na ginawa mula sa binuo electrodes (E1 at E2) at isang commercially available electrode (C) ay nasuri sa dalawang magkaibang welding currents na 90 A at 110 A. 3(a) at (b) ipakita ang UTS, YS na may 0.2% offset, kasama ang kanilang elongation at standard deviation data.Ang UTS at YS ay nag-offset ng mga resulta ng 0.2% na nakuha mula sa Fig.3a ay nagpapakita ng pinakamainam na halaga para sa sample no.1 (BM), sample no.3 (weld E1), sample no.5 (weld E2) at sample no.6 (welds na may C) ay 878 at 616 MPa, 732 at 497 MPa, 687 at 461 MPa at 769 at 549 MPa, ayon sa pagkakabanggit, at ang kani-kanilang mga standard deviations.Mula sa fig.110 A) ay mga sample na may bilang na 1, 2, 3, 6 at 7, ayon sa pagkakabanggit, na may pinakamababang inirerekomendang tensile properties na lampas sa 450 MPa sa tensile test at 620 MPa sa tensile test na iminungkahi ng Grocki32.Ang pagpahaba ng mga specimen ng hinang na may mga electrodes E1, E2 at C, na kinakatawan ng mga sample No. 2, No. 3, No. 4, No. 5, No. 6 at No. 7, sa welding currents ng 90 A at 110 A, ayon sa pagkakabanggit, ay sumasalamin sa kaplastikan at katapatan.kaugnayan sa mga base metal.Ang mas mababang pagpahaba ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng posibleng mga depekto sa hinang o ang komposisyon ng electrode flux (Fig. 3b).Maaari itong tapusin na ang BM duplex na hindi kinakalawang na asero at mga welded joint na may E1, E2 at C electrodes sa pangkalahatan ay may makabuluhang mas mataas na mga katangian ng makunat dahil sa kanilang medyo mataas na nilalaman ng nikel (Talahanayan 4), ngunit ang ari-arian na ito ay naobserbahan sa mga welded joints.Ang hindi gaanong epektibong E2 ay nakukuha mula sa acidic na komposisyon ng flux.Ipinakita ng Gunn59 ang epekto ng nickel alloys sa pagpapabuti ng mga mekanikal na katangian ng welded joints at pagkontrol sa phase equilibrium at pamamahagi ng elemento.Muli nitong kinukumpirma ang katotohanan na ang mga electrodes na ginawa mula sa mga pangunahing komposisyon ng flux ay may mas mahusay na mekanikal na katangian kaysa sa mga electrodes na ginawa mula sa acidic flux mixtures, gaya ng iminungkahi ng Bang et al.60.Kaya, isang makabuluhang kontribusyon ang ginawa sa umiiral na kaalaman tungkol sa mga katangian ng welded joint ng bagong coated electrode (E1) na may mahusay na mga katangian ng makunat.
Sa fig.Ang mga figure 4a at 4b ay nagpapakita ng mga katangian ng Vickers microhardness ng mga eksperimentong sample ng welded joints ng mga electrodes E1, E2 at C. 4a ay nagpapakita ng mga resulta ng katigasan na nakuha mula sa isang direksyon ng sample (mula sa WZ hanggang BM), at sa fig.Ipinapakita ng 4b ang mga resulta ng katigasan na nakuha sa magkabilang panig ng sample.Ang mga halaga ng katigasan na nakuha sa panahon ng hinang ng mga sample Nos. 2, 3, 4 at 5, na mga welded joints na may mga electrodes E1 at E2, ay maaaring dahil sa magaspang na butil na istraktura sa panahon ng solidification sa mga welding cycle.Ang isang matalim na pagtaas sa katigasan ay naobserbahan kapwa sa magaspang na butil na HAZ at sa pinong butil na HAZ ng lahat ng mga sample Blg. 2-7 (tingnan ang mga sample na code sa Talahanayan 2), na maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng isang posibleng pagbabago sa microstructure ng ang hinang bilang resulta ng mga sample ng chromium-weld ay mayaman sa mga emisyon (Cr23C6) .Kung ikukumpara sa iba pang mga sample ng welding 2, 3, 4 at 5, ang mga halaga ng katigasan ng mga welded joints ng mga sample No. 6 at 7 sa Fig.4a at 4b sa itaas (Talahanayan 2).Ayon kay Mohammed et al.61 at Nowacki at Lukoje62, ito ay maaaring dahil sa mataas na halaga ng ferrite δ at sapilitan na mga natitirang stress sa weld, pati na rin ang pagkaubos ng mga elemento ng alloying tulad ng Mo at Cr sa weld.Ang mga halaga ng katigasan ng lahat ng itinuturing na mga eksperimentong sample sa lugar ng BM ay tila pare-pareho.Ang trend sa mga resulta ng hardness analysis ng welded specimens ay pare-pareho sa mga konklusyon ng iba pang mga mananaliksik61,63,64.
Mga halaga ng katigasan ng welded joints ng DSS specimens (a) kalahating seksyon ng welded specimens at (b) buong seksyon ng welded joints.
Ang iba't ibang mga phase na naroroon sa welded DSS 2205 na may E1, E2 at C electrodes ay nakuha at ang XRD spectra para sa diffraction angle 2\(\theta\) ay ipinapakita sa Fig. 5. Mga taluktok ng austenite (\(\gamma\) ) at ferrite (\(\alpha\)) na mga phase ay nakilala sa mga anggulo ng diffraction na 43° at 44°, conclusively confirming na ang weld composition ay two-phase 65 stainless steel.na ang DSS BM ay nagpapakita lamang ng austenitic (\(\gamma\)) at ferritic (\(\alpha\)) na mga yugto, na nagpapatunay sa mga resulta ng microstructural na ipinakita sa Mga Figure 1 at 2. 6c, 7c at 9c.Ang ferritic (\(\alpha\)) phase na sinusunod sa DSS BM at ang mataas na peak sa weld sa electrode C ay nagpapahiwatig ng corrosion resistance nito, dahil ang phase na ito ay naglalayong pataasin ang corrosion resistance ng steel, tulad ng ginawa ni Davison at Redmond66 nakasaad , ang pagkakaroon ng ferrite stabilizing elements, tulad ng Cr at Mo, ay epektibong nagpapatatag sa passive film ng materyal sa mga kapaligirang naglalaman ng chloride.Ipinapakita ng talahanayan 5 ang ferrite-austenitic phase sa pamamagitan ng quantitative metallography.Ang ratio ng fraction ng volume ng ferrite-austenitic phase sa welded joints ng electrode C ay nakamit ng humigit-kumulang (≈1: 1).Ang mababang ferrite (\(\alpha\)) na bahagi ng komposisyon ng mga weldment gamit ang E1 at E2 electrodes sa mga resulta ng fraction ng volume (Talahanayan 5) ay nagpapahiwatig ng posibleng sensitivity sa isang kinakaing unti-unti na kapaligiran, na kinumpirma ng electrochemical analysis.nakumpirma (Larawan 10a,b)), dahil ang ferrite phase ay nagbibigay ng mataas na lakas at proteksyon laban sa chloride-induced stress corrosion cracking.Ito ay karagdagang nakumpirma ng mababang halaga ng katigasan na sinusunod sa mga welds ng electrodes E1 at E2 sa fig.4a,b, na sanhi ng mababang proporsyon ng ferrite sa istraktura ng bakal (Talahanayan 5).Ang pagkakaroon ng hindi balanseng austenitic (\(\gamma\)) at ferritic (\(\alpha\)) na mga phase sa welded joints gamit ang E2 electrodes ay nagpapahiwatig ng aktwal na kahinaan ng bakal sa pare-parehong pag-atake ng kaagnasan.Sa kabilang banda, ang XPA spectra ng two-phase steels ng welded joints na may E1 at C electrodes, kasama ang mga resulta ng BM, ay karaniwang nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng austenitic at ferritic stabilizing elements, na ginagawang kapaki-pakinabang ang materyal sa konstruksiyon at industriya ng petrochemical. , dahil nagtalo si Jimenez et al.65;Davidson at Redmond66;Shamant at iba pa67.
Optical micrographs ng welded joints ng E1 electrodes na may iba't ibang weld geometry: (a) HAZ na nagpapakita ng fusion line, (b) HAZ na nagpapakita ng fusion line sa mas mataas na magnification, (c) BM para sa ferritic-austenitic phase, (d) weld geometry , ( e) Ipinapakita ang transition zone sa malapit, (f) HAZ ay nagpapakita ng ferritic-austenitic phase sa mas mataas na magnification, (g) Weld zone ay nagpapakita ng ferritic-austenitic phase Tensile phase.
Optical micrographs ng E2 electrode welds sa iba't ibang weld geometry: (a) HAZ na nagpapakita ng fusion line, (b) HAZ na nagpapakita ng fusion line sa mas mataas na magnification, (c) BM para sa ferritic-austenitic bulk phase, (d) weld geometry , (e) ) na nagpapakita ng transition zone sa paligid, (f) HAZ na nagpapakita ng ferritic-austenitic phase sa mas mataas na magnification, (g) welding zone na nagpapakita ng ferritic-austenitic phase.
Ang mga figure 6a-c at, halimbawa, ay nagpapakita ng metallographic na istraktura ng DSS joints na hinangin gamit ang isang E1 electrode sa iba't ibang welding geometry (Larawan 6d), na nagpapahiwatig kung saan ang mga optical micrograph ay kinuha sa iba't ibang mga magnification.Sa fig.6a, b, f - mga transition zone ng welded joints, na nagpapakita ng phase equilibrium structure ng ferrite-austenite.Ang mga figure 7a-c at halimbawa ay nagpapakita rin ng OM ng isang DSS joint welded gamit ang isang E2 electrode sa iba't ibang welding geometry (Larawan 7d), na kumakatawan sa mga OM analysis point sa iba't ibang mga magnification.Sa fig.Ipinapakita ng 7a,b,f ang transition zone ng isang welded joint sa ferritic-austenitic equilibrium.Ang OM sa welding zone (WZ) ay ipinapakita sa fig.1 at fig.2. Welds para sa mga electrodes E1 at E2 6g at 7g, ayon sa pagkakabanggit.Ang OM sa BM ay ipinapakita sa Figures 1 at 2. Sa fig.Ang 6c, e at 7c, e ay nagpapakita ng kaso ng mga welded joint na may mga electrodes E1 at E2, ayon sa pagkakabanggit.Ang liwanag na lugar ay ang austenite phase at ang madilim na itim na lugar ay ang ferrite phase.Ang phase equilibria sa heat-affected zone (HAZ) malapit sa fusion line ay nagpapahiwatig ng pagbuo ng Cr2N precipitates, tulad ng ipinapakita sa SEM-BSE micrographs sa Fig.8a,b at nakumpirma sa fig.9a,b.Ang pagkakaroon ng Cr2N na sinusunod sa ferrite phase ng mga sample sa Fig.8a,b at kinumpirma ng SEM-EMF point analysis at EMF line diagram ng welded parts (Fig. 9a-b), ay dahil sa mas mataas na welding heat temperature.Pinapabilis ng sirkulasyon ang pagpapakilala ng chromium at nitrogen, dahil ang mataas na temperatura sa weld ay nagpapataas ng diffusion coefficient ng nitrogen.Sinusuportahan ng mga resultang ito ang mga pag-aaral nina Ramirez et al.68 at Herenyu et al.69 na nagpapakita na, anuman ang nilalaman ng nitrogen, ang Cr2N ay karaniwang nakadeposito sa mga ferrite na butil, mga hangganan ng butil, at mga hangganan ng α/\(\gamma\), gaya rin ng iminungkahi ng ibang mga mananaliksik.70.71.
(a) spot SEM-EMF analysis (1, 2 at 3) ng isang welded joint na may E2;
Ang morpolohiya sa ibabaw ng mga sample na kinatawan at ang kanilang kaukulang mga EMF ay ipinapakita sa Fig.10a–c.Sa fig.Ang mga figure 10a at 10b ay nagpapakita ng SEM micrographs at ang kanilang EMF spectra ng welded joints gamit ang mga electrodes E1 at E2 sa welding zone, ayon sa pagkakabanggit, at sa fig.Ang 10c ay nagpapakita ng mga SEM micrograph at EMF spectra ng OM na naglalaman ng austenite (\(\gamma\)) at ferrite (\(\alpha\)) na mga phase nang walang anumang precipitates.Tulad ng ipinakita sa spectrum ng EDS sa Fig. 10a, ang porsyento ng Cr (21.69 wt.%) at Mo (2.65 wt.%) kumpara sa 6.25 wt.% Ni ay nagbibigay ng kahulugan ng kaukulang balanse ng ferrite-austenitic phase.Microstructure na may mataas na pagbawas sa nilalaman ng chromium (15.97 wt.%) at molibdenum (1.06 wt.%) kumpara sa isang mataas na nilalaman ng nickel (10.08 wt.%) sa microstructure ng welded joint ng electrode E2, na ipinapakita sa fig.1. Paghambingin.EMF spectrum 10b.Ang acicular na hugis na may mas pinong-grained na austenitic na istraktura na makikita sa WZ na ipinapakita sa fig.Kinukumpirma ng 10b ang posibleng pag-ubos ng mga elemento ng ferritizing (Cr at Mo) sa weld at ang pag-ulan ng chromium nitride (Cr2N) - ang austenitic phase.Ang distribusyon ng mga partikulo ng pag-ulan sa kahabaan ng mga hangganan ng austenitic (\(\gamma\)) at ferritic (\(\alpha\)) na mga phase ng DSS welded joints ay nagpapatunay sa pahayag na ito72,73,74.Nagreresulta din ito sa hindi magandang pagganap ng kaagnasan nito, dahil ang Cr ay itinuturing na pangunahing elemento para sa pagbuo ng isang passive film na nagpapabuti sa lokal na resistensya ng kaagnasan ng bakal59,75 tulad ng ipinapakita sa Fig. 10b.Makikita na ang BM sa SEM micrograph sa Fig. 10c ay nagpapakita ng malakas na pagpipino ng butil dahil ang mga resulta ng spectrum ng EDS nito ay nagpapakita ng Cr (23.32 wt%), Mo (3.33 wt%) at Ni (6.32 wt).%) magandang katangian ng kemikal.%) bilang isang mahalagang elemento ng alloying para sa pagsuri sa equilibrium microstructure ng ferrite-austenitic phase ng DSS76 structure.Ang mga resulta ng compositional EMF spectroscopic analysis ng welded joints ng E1 electrode ay nagbibigay-katwiran sa paggamit nito sa konstruksiyon at bahagyang agresibong mga kapaligiran, dahil ang austenite forms at ferrite stabilizer sa microstructure ay sumusunod sa DSS AISI 220541.72 na pamantayan para sa welded joints, 77.
SEM micrographs ng welded joints, kung saan (a) electrode E1 ng welding zone ay may EMF spectrum, (b) electrode E2 ng welding zone ay may EMF spectrum, (c) OM ay may EMF spectrum.
Sa pagsasagawa, napagmasdan na ang mga welds ng DSS ay nagpapatigas sa isang ganap na ferritic (F-mode) na mode, na may austenite nuclei nucleating sa ibaba ng temperatura ng ferritic solvus, na higit na nakasalalay sa chromium sa nickel equivalent ratio (Creq/Nieq) (> 1.95 ang bumubuo sa mode F) Napansin ng ilang mananaliksik ang epektong ito ng bakal dahil sa malakas na kakayahan sa diffusing ng Cr at Mo bilang ferrite-forming elements sa ferrite phase8078,79.Malinaw na ang DSS 2205 BM ay naglalaman ng mataas na halaga ng Cr at Mo (na nagpapakita ng mas mataas na Creq), ngunit may mas mababang Ni content kaysa sa weld na may E1, E2 at C electrodes, na nag-aambag sa mas mataas na ratio ng Creq/Nieq.Ito ay maliwanag din sa kasalukuyang pag-aaral, tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 4, kung saan ang ratio ng Creq/Nieq ay natukoy para sa DSS 2205 BM sa itaas ng 1.95.Makikita na ang mga welds na may electrodes E1, E2 at C ay tumigas sa austenitic-ferritic mode (AF mode), austenitic mode (A mode) at ferritic-austenitic mode, ayon sa pagkakabanggit, dahil sa mas mataas na nilalaman ng bulk mode (FA mode). .), tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 4, ang nilalaman ng Ni, Cr at Mo sa hinang ay mas mababa, na nagpapahiwatig na ang ratio ng Creq/Nieq ay mas mababa kaysa sa BM.Ang pangunahing ferrite sa E2 electrode welds ay may vermicular ferrite morphology at ang tinukoy na Creq/Nieq ratio ay 1.20 tulad ng inilarawan sa Talahanayan 4.
Sa fig.11a ay nagpapakita ng Open Circuit Potential (OCP) kumpara sa oras para sa isang AISI DSS 2205 steel structure sa 3.5% NaCl solution.Makikita na ang ORP curve ay lumilipat patungo sa isang mas positibong potensyal, na nagpapahiwatig ng hitsura ng isang passive film sa ibabaw ng metal sample, ang pagbaba ng potensyal ay nagpapahiwatig ng pangkalahatang kaagnasan, at ang halos pare-parehong potensyal sa paglipas ng panahon ay nagpapahiwatig ng pagbuo ng isang passive film sa paglipas ng panahon., Ang ibabaw ng sample ay matatag at may Malagkit na 77. Ang mga kurba ay naglalarawan sa mga eksperimentong substrate sa ilalim ng matatag na mga kondisyon para sa lahat ng mga sample sa isang electrolyte na naglalaman ng 3.5% NaCl solution, maliban sa sample 7 (weld joint na may C-electrode), na nagpapakita ng kaunting kawalang-tatag.Ang kawalang-tatag na ito ay maihahambing sa pagkakaroon ng mga chloride ions (Cl-) sa solusyon, na maaaring lubos na mapabilis ang reaksyon ng kaagnasan, at sa gayon ay tumataas ang antas ng kaagnasan.Ang mga obserbasyon sa panahon ng pag-scan ng OCP nang walang inilapat na potensyal ay nagpakita na ang Cl sa reaksyon ay maaaring makaapekto sa paglaban at thermodynamic na katatagan ng mga sample sa mga agresibong kapaligiran.Ma et al.81 at Lotho et al.Kinumpirma ng 5 ang pag-aangkin na ang Cl- ay gumaganap ng isang papel sa pagpapabilis ng pagkasira ng mga passive na pelikula sa mga substrate, sa gayon ay nag-aambag sa karagdagang pagsusuot.
Electrochemical analysis ng mga pinag-aralan na sample: (a) evolution ng RSD depende sa oras at (b) potentiodynamic polarization ng mga sample sa 3.5% NaCl solution.
Sa fig.Ang 11b ay nagpapakita ng isang paghahambing na pagsusuri ng mga potentiodynamic polarization curves (PPC) ng mga welded joints ng mga electrodes E1, E2 at C sa ilalim ng impluwensya ng isang 3.5% NaCl solution.Ang mga welded BM sample sa PPC at 3.5% NaCl solution ay nagpakita ng passive behavior.Ipinapakita sa talahanayan 5 ang mga parameter ng pagsusuri ng electrochemical ng mga sample na nakuha mula sa mga kurba ng PPC, tulad ng Ecorr (potensyal ng kaagnasan) at Epit (potensyal ng kaagnasan sa pag-pit) at ang mga nauugnay na paglihis ng mga ito.Kung ikukumpara sa iba pang mga sample No. 2 at No. 5, na hinangin gamit ang mga electrodes E1 at E2, ang mga sample No. 1 at No. 7 (BM at welded joints na may electrode C) ay nagpakita ng mataas na potensyal para sa pitting corrosion sa NaCl solution (Fig. 11b ).Ang mas mataas na mga katangian ng passivating ng dating kumpara sa huli ay dahil sa balanse ng microstructural na komposisyon ng bakal (austenitic at ferritic phase) at ang konsentrasyon ng mga elemento ng alloying.Dahil sa pagkakaroon ng ferrite at austenitic phase sa microstructure, Resendea et al.Sinuportahan ng 82 ang passive behavior ng DSS sa agresibong media.Ang mababang pagganap ng mga sample na hinangin gamit ang E1 at E2 electrodes ay maaaring maiugnay sa pag-ubos ng mga pangunahing elemento ng alloying, tulad ng Cr at Mo, sa welding zone (WZ), dahil pinapatatag nila ang ferrite phase (Cr at Mo), kumilos bilang passivators Alloys sa austenitic phase ng oxidized steels.Ang epekto ng mga elementong ito sa pitting resistance ay mas malaki sa austenitic phase kaysa sa ferritic phase.Para sa kadahilanang ito, ang ferritic phase ay sumasailalim sa passivation nang mas mabilis kaysa sa austenitic phase na nauugnay sa unang passivation na rehiyon ng polarization curve.Ang mga elementong ito ay may malaking epekto sa DSS pitting resistance dahil sa kanilang mas mataas na pitting resistance sa austenitic phase kumpara sa ferritic phase.Samakatuwid, ang mabilis na passivation ng ferrite phase ay 81% na mas mataas kaysa sa austenite phase.Bagama't may malakas na negatibong epekto ang Cl-in solution sa passivating na kakayahan ng steel film83.Dahil dito, ang katatagan ng passivating film ng sample ay lubos na mababawasan84.Mula sa Table.Ipinapakita rin ng 6 na ang potensyal ng kaagnasan (Ecorr) ng mga welded joint na may E1 electrode ay medyo hindi gaanong matatag sa solusyon kumpara sa mga welded joint na may E2 electrode.Kinumpirma din ito ng mababang halaga ng katigasan ng mga welds gamit ang mga electrodes E1 at E2 sa fig.4a,b, na dahil sa mababang nilalaman ng ferrite (Talahanayan 5) at mababang nilalaman ng chromium at molybdenum (Talahanayan 4) sa istraktura ng bakal na gawa sa.Maaari itong mapagpasyahan na ang resistensya ng kaagnasan ng mga bakal sa simulate na kapaligiran sa dagat ay tumataas sa pagbaba ng kasalukuyang hinang at bumababa sa mababang nilalaman ng Cr at Mo at mababang nilalaman ng ferrite.Ang pahayag na ito ay naaayon sa pag-aaral ni Salim et al.85 sa epekto ng mga parameter ng welding tulad ng welding current sa corrosion integrity ng mga welded steels.Habang ang chloride ay tumagos sa bakal sa pamamagitan ng iba't ibang paraan tulad ng capillary absorption at diffusion, nabubuo ang mga hukay (pitting corrosion) ng hindi pantay na hugis at lalim.Ang mekanismo ay makabuluhang naiiba sa mas mataas na mga solusyon sa pH kung saan ang nakapalibot na (OH-) na mga grupo ay naaakit lamang sa ibabaw ng bakal, nagpapatatag ng passive film at nagbibigay ng karagdagang proteksyon sa ibabaw ng bakal25,86.Ang pinakamahusay na paglaban sa kaagnasan ng mga sample No. 1 at No. 7 ay higit sa lahat dahil sa pagkakaroon sa istraktura ng bakal ng isang malaking halaga ng δ-ferrite (Talahanayan 5) at isang malaking halaga ng Cr at Mo (Talahanayan 4), dahil ang Ang antas ng pitting corrosion ay pangunahing naroroon sa bakal, na hinangin ng pamamaraang DSS, sa austenitic-phase na istraktura ng mga bahagi.Kaya, ang kemikal na komposisyon ng haluang metal ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa pagganap ng kaagnasan ng welded joint87,88.Bilang karagdagan, napansin na ang mga specimen na hinangin gamit ang E1 at C electrodes sa pag-aaral na ito ay nagpakita ng mas mababang mga halaga ng Ecorr mula sa mga kurba ng PPC kaysa sa mga hinang gamit ang E2 electrode mula sa mga kurba ng OCP (Talahanayan 5).Samakatuwid, ang rehiyon ng anode ay nagsisimula sa isang mas mababang potensyal.Ang pagbabagong ito ay higit sa lahat dahil sa bahagyang pagpapapanatag ng passivation layer na nabuo sa ibabaw ng sample at ang cathodic polarization na nangyayari bago ang buong pagpapapanatag ng OCP89 ay nakamit.Sa fig.Ang 12a at b ay nagpapakita ng 3D optical profiler na mga larawan ng mga eksperimentong corroded specimen sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng welding.Makikita na ang laki ng pitting corrosion ng mga specimen ay tumataas sa mas mababang pitting corrosion potential na nilikha ng mataas na welding current na 110 A (Fig. 12b), na maihahambing sa pitting corrosion size na nakuha para sa mga welds na may mas mababang welding current ratio ng 90 A. (Larawan 12a).Kinukumpirma nito ang pahayag ni Mohammed90 na ang mga slip band ay nabuo sa ibabaw ng sample upang sirain ang surface passivation film sa pamamagitan ng paglalantad sa substrate sa isang 3.5% NaCl solution upang magsimulang umatake ang chloride, na nagiging sanhi ng pagkatunaw ng materyal.
Ang pagsusuri ng SEM-EDS sa Talahanayan 4 ay nagpapakita na ang mga halaga ng PREN ng bawat austenitic phase ay mas mataas kaysa sa ferrite sa lahat ng welds at BM.Ang pagsisimula ng pitting sa ferrite/austenite interface ay nagpapabilis sa pagkasira ng passive material layer dahil sa inhomogeneity at segregation ng mga elementong nagaganap sa mga lugar na ito91.Hindi tulad ng austenitic phase, kung saan mas mataas ang pitting resistance equivalent (PRE), ang pitting initiation sa ferritic phase ay dahil sa mas mababang PRE value (Talahanayan 4).Ang austenite phase ay tila naglalaman ng malaking halaga ng austenite stabilizer (nitrogen solubility), na nagbibigay ng mas mataas na konsentrasyon ng elementong ito at, samakatuwid, mas mataas na resistensya sa pitting92.
Sa fig.Ang Figure 13 ay nagpapakita ng mga kritikal na pitting temperature curves para sa E1, E2, at C welds.Dahil ang kasalukuyang density ay tumaas sa 100 µA/cm2 dahil sa pitting sa panahon ng pagsubok sa ASTM, malinaw na ang @110A weld na may E1 ay nagpakita ng minimum na pitting na kritikal na temperatura na 27.5°C na sinusundan ng E2 @ 90A na paghihinang ay nagpapakita ng CPT na 40. °C, at sa kaso ng C@110A ang pinakamataas na CPT ay 41°C.Ang mga naobserbahang resulta ay nasa mabuting pagsang-ayon sa mga naobserbahang resulta ng mga pagsubok sa polariseysyon.
Ang mga mekanikal na katangian at pag-uugali ng kaagnasan ng duplex stainless steel welds ay sinisiyasat gamit ang bagong E1 at E2 electrodes.Ang alkaline electrode (E1) at ang acidic electrode (E2) na ginamit sa proseso ng SMAW ay matagumpay na pinahiran ng flux composition na may kabuuang coverage ratio na 1.7 mm at alkaline index na 2.40 at 0.40, ayon sa pagkakabanggit.Ang thermal stability ng mga flux na inihanda gamit ang TGA sa isang inert medium ay nasuri.Ang pagkakaroon ng mataas na nilalaman ng TiO2 (%) sa flux matrix ay nagpabuti sa pag-alis ng slag ng mga weldment para sa mga electrodes na pinahiran ng acidic flux (E2) kumpara sa mga electrodes na pinahiran ng basic flux (E1).Kahit na ang dalawang pinahiran na mga electrodes (E1 at E2) ay may mahusay na kakayahan sa pagsisimula ng arko.Ang mga kondisyon ng welding, lalo na ang input ng init, kasalukuyang at bilis ng welding, ay gumaganap ng isang kritikal na papel sa pagkamit ng balanse ng austenite/ferrite phase ng DSS 2205 welds at ang mahusay na mga mekanikal na katangian ng weld.Ang mga joints na hinangin gamit ang E1 electrode ay nagpakita ng mahusay na tensile properties (shear 0.2% YS = 497 MPa at UTS = 732 MPa), na nagpapatunay na ang basic flux coated electrodes ay may mataas na basicity index kumpara sa acid flux coated electrodes.Ang mga electrodes ay nagpapakita ng mas mahusay na mekanikal na mga katangian na may mababang alkalinity.Malinaw na sa welded joints ng mga electrodes na may bagong coating (E1 at E2) walang equilibrium ng ferrite-austenitic phase, na ipinahayag gamit ang OES at SEM-EDS analysis ng weld at binibilang ng volume fraction sa ang hinangin.Kinumpirma ng Metallography ang kanilang pag-aaral sa SEM.mga microstructure.Ito ay higit sa lahat dahil sa pag-ubos ng mga elemento ng alloying tulad ng Cr at Mo at ang posibleng paglabas ng Cr2N sa panahon ng hinang, na kinumpirma ng EDS line scanning.Ito ay karagdagang suportado ng mababang halaga ng katigasan na sinusunod sa mga welds na may E1 at E2 electrodes dahil sa kanilang mababang proporsyon ng ferrite at alloying na mga elemento sa istraktura ng bakal.Ang Evidence Corrosion Potential (Ecorr) ng mga welds gamit ang E1 electrode ay napatunayang bahagyang hindi lumalaban sa solution corrosion kumpara sa mga welds gamit ang E2 electrode.Kinukumpirma nito ang pagiging epektibo ng mga bagong binuo na electrodes sa mga welds na nasubok sa 3.5% NaCl na kapaligiran na walang flux mixture na komposisyon ng haluang metal.Maaari itong mapagpasyahan na ang resistensya ng kaagnasan sa kunwa na kapaligiran ng dagat ay tumataas sa pagbaba ng kasalukuyang hinang.Kaya, ang pag-ulan ng mga carbides at nitride at ang kasunod na pagbaba sa paglaban ng kaagnasan ng mga welded joints gamit ang E1 at E2 electrodes ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang pagtaas ng kasalukuyang hinang, na humantong sa isang kawalan ng timbang sa balanse ng phase ng mga welded joints mula sa dual-purpose steels.
Sa kahilingan, ang data para sa pag-aaral na ito ay ibibigay ng kani-kanilang may-akda.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. at Liimatainen J. Microstructure ng super duplex na hindi kinakalawang na asero na nabuo sa pamamagitan ng powder metalurgy na mainit na isostatic pressing sa pang-industriyang heat treatment.metal.alma mater.kawalan ng ulirat.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. at Kitagawa Y. Microstructure control in joining modern stainless steels.Sa Pagproseso ng mga Bagong Materyal para sa Advanced na Electromagnetic Energy, 419–422 (2005).
Smook O. Microstructure at mga katangian ng super duplex stainless steels ng modernong powder metalurgy.Royal Institute of Technology (2004)
Lotto, TR at Babalola, P. Polarization Corrosion Behavior at Microstructural Analysis ng AA1070 Aluminum at Silicon Carbide Matrix Composites sa Acid Chloride Concentrations.Mapanghikayat na inhinyero.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. at Ferro P. Welding process, microstructural change at final properties ng duplex at super duplex stainless steels.Duplex hindi kinakalawang na asero 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. at Karaaslan A. Impluwensya ng oras ng pagsusubo at rate ng paglamig sa proseso ng pag-deposition sa dalawang-phase na corrosion-resistant steels.metal.ang agham.paggamot sa init.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S at Ravi K. Pagbuo ng lean duplex stainless steels (LDSS) na may mahusay na mekanikal at kaagnasan na mga katangian sa laboratoryo.Advanced na alma mater.tangke ng imbakan.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. at Isgor OB Metallurgical at electrochemical properties ng super duplex stainless steel cladding layers sa mild steel substrates na nakuha sa pamamagitan ng laser alloying sa powder layer.ang agham.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. at Kuroda, K. Mga pagsisikap na i-save ang nickel sa austenitic stainless steels.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. at Gonome F. Pagbuo ng bagong serye ng mga lean duplex na hindi kinakalawang na asero.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON Steel Technical Report No. 126 (2021).