Komposisi kimia tiub bergelung keluli tahan karat 321 Sifat mekanikal dan kelakuan kakisan kimpalan keluli tahan karat dupleks dengan elektrod baharu

Terima kasih kerana melawat Nature.com.Anda menggunakan versi penyemak imbas dengan sokongan CSS terhad.Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer).Di samping itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami menunjukkan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Peluncur menunjukkan tiga artikel setiap slaid.Gunakan butang belakang dan seterusnya untuk bergerak melalui slaid, atau butang pengawal slaid di hujung untuk bergerak melalui setiap slaid.

Komposisi Kimia Tiub Gegelung Keluli Tahan Karat 321

Komposisi kimia tiub gegelung keluli tahan karat 321 adalah seperti berikut:
- Karbon: 0.08% maks
- Mangan: 2.00% maks
- Nikel: 9.00% min

Sifat Mekanikal Tiub Gegelung Keluli Tahan Karat 321

Menurut Pengeluar Tiub Gegelung Keluli Tahan Karat 321, sifat mekanikal tiub gegelung keluli tahan karat 321 dijadualkan di bawah: Kekuatan Tegangan (psi) Kekuatan Hasil (psi) Pemanjangan (%)

Aplikasi & Penggunaan Tiub Gegelung Keluli Tahan Karat 321

Dalam banyak aplikasi kejuruteraan, sifat mekanikal dan kakisan struktur dikimpal keluli tahan karat dupleks (DSS) adalah faktor yang paling penting.Kajian semasa menyiasat sifat mekanikal dan rintangan kakisan kimpalan keluli tahan karat dupleks dalam persekitaran yang mensimulasikan 3.5% NaCl menggunakan elektrod baharu yang direka khas tanpa penambahan unsur pengaloian kepada sampel fluks.Dua jenis fluks yang berbeza dengan indeks asas 2.40 dan 0.40 telah digunakan pada elektrod E1 dan E2 untuk mengimpal papan DSS, masing-masing.Kestabilan terma komposisi fluks dinilai menggunakan analisis termogravimetrik.Komposisi kimia serta sifat mekanikal dan kakisan bagi sambungan yang dikimpal telah dinilai menggunakan spektroskopi pelepasan mengikut pelbagai piawaian ASTM.Difraksi sinar-X digunakan untuk menentukan fasa yang terdapat dalam kimpalan DSS, dan elektron pengimbasan dengan EDS digunakan untuk memeriksa struktur mikro kimpalan.Kekuatan tegangan sambungan dikimpal yang dibuat oleh elektrod E1 adalah dalam lingkungan 715-732 MPa, oleh elektrod E2 - 606-687 MPa.Arus kimpalan telah ditingkatkan daripada 90 A kepada 110 A, dan kekerasan juga telah meningkat.Sambungan dikimpal dengan elektrod E1 yang disalut dengan fluks asas mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik.Struktur keluli mempunyai rintangan kakisan yang tinggi dalam persekitaran NaCl 3.5%.Ini mengesahkan kebolehkendalian sambungan dikimpal yang dibuat dengan elektrod yang baru dibangunkan.Keputusan dibincangkan dari segi penyusutan unsur mengaloi seperti Cr dan Mo diperhatikan dalam kimpalan dengan elektrod bersalut E1 dan E2, dan pelepasan Cr2N dalam kimpalan yang dibuat menggunakan elektrod E1 dan E2.
Dari segi sejarah, sebutan rasmi pertama keluli tahan karat dupleks (DSS) bermula pada tahun 1927, apabila ia digunakan hanya untuk tuangan tertentu dan tidak digunakan dalam kebanyakan aplikasi teknikal kerana kandungan karbonnya yang tinggi1.Tetapi seterusnya, kandungan karbon standard dikurangkan kepada nilai maksimum 0.03%, dan keluli ini digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang2,3.DSS ialah keluarga aloi dengan jumlah ferit dan austenit yang lebih kurang sama.Penyelidikan telah menunjukkan bahawa fasa ferit dalam DSS memberikan perlindungan yang sangat baik terhadap keretakan kakisan tekanan (SCC) disebabkan oleh klorida, yang merupakan isu penting untuk keluli tahan karat austenit (ASS) pada abad ke-20.Sebaliknya, dalam sesetengah industri kejuruteraan dan lain4 permintaan untuk penyimpanan meningkat pada kadar sehingga 20% setahun.Keluli inovatif dengan struktur austenit-feritik dua fasa ini boleh diperoleh dengan pemilihan komposisi yang sesuai, penapisan fizikal-kimia dan termomekanikal.Berbanding dengan keluli tahan karat fasa tunggal, DSS mempunyai kekuatan hasil yang lebih tinggi dan keupayaan unggul untuk menahan SCC5, 6, 7, 8. Struktur dupleks memberikan keluli ini kekuatan, keliatan dan peningkatan rintangan kakisan yang tiada tandingan dalam persekitaran agresif yang mengandungi asid, asid klorida, air laut dan bahan kimia menghakis9.Disebabkan turun naik harga tahunan aloi nikel (Ni) dalam pasaran am, struktur DSS, terutamanya jenis nikel rendah (lean DSS), telah mencapai banyak pencapaian cemerlang berbanding besi padu berpusat muka (FCC)10, 11. Yang utama masalah reka bentuk ASE adalah kerana ia tertakluk kepada pelbagai keadaan yang teruk.Oleh itu, pelbagai jabatan dan syarikat kejuruteraan cuba mempromosikan keluli tahan karat nikel rendah (Ni) alternatif yang berprestasi baik atau lebih baik daripada ASS tradisional dengan kebolehkimpalan yang sesuai dan digunakan dalam aplikasi industri seperti penukar haba air laut dan industri kimia.bekas 13 untuk persekitaran dengan kepekatan klorida yang tinggi.
Dalam kemajuan teknologi moden, pengeluaran yang dikimpal memainkan peranan penting.Biasanya, anggota struktur DSS disambungkan dengan kimpalan arka terlindung gas atau kimpalan arka terlindung gas.Kimpalan terutamanya dipengaruhi oleh komposisi elektrod yang digunakan untuk kimpalan.Elektrod kimpalan terdiri daripada dua bahagian: logam dan fluks.Selalunya, elektrod disalut dengan fluks, campuran logam yang, apabila terurai, membebaskan gas dan membentuk sanga pelindung untuk melindungi kimpalan daripada pencemaran, meningkatkan kestabilan arka, dan menambah komponen pengaloian untuk meningkatkan kualiti kimpalan14 .Besi tuang, aluminium, keluli tahan karat, keluli lembut, keluli kekuatan tinggi, kuprum, loyang dan gangsa adalah sebahagian daripada logam elektrod kimpalan, manakala selulosa, serbuk besi dan hidrogen ialah beberapa bahan fluks yang digunakan.Kadang-kadang natrium, titanium dan kalium juga ditambah kepada campuran fluks.
Sesetengah penyelidik telah cuba mengkaji kesan konfigurasi elektrod ke atas integriti mekanikal dan kakisan struktur keluli yang dikimpal.Singh et al.15 menyiasat kesan komposisi fluks ke atas pemanjangan dan kekuatan tegangan kimpalan yang dikimpal oleh kimpalan arka tenggelam.Keputusan menunjukkan bahawa CaF2 dan NiO adalah penentu utama kekuatan tegangan berbanding dengan kehadiran FeMn.Chirag et al.16 menyiasat sebatian SMAW dengan mengubah kepekatan rutil (TiO2) dalam campuran fluks elektrod.Didapati bahawa sifat kekerasan mikro meningkat disebabkan oleh peningkatan peratusan dan penghijrahan karbon dan silikon.Kumar [17] mengkaji reka bentuk dan pembangunan fluks aglomerasi untuk kimpalan arka tenggelam kepingan keluli.Nwigbo dan Atuanya18 menyiasat penggunaan pengikat natrium silikat yang kaya dengan kalium untuk penghasilan fluks kimpalan arka dan menemui kimpalan dengan kekuatan tegangan tinggi 430 MPa dan struktur butiran yang boleh diterima.Lothongkum et al.19 menggunakan kaedah potensiokinetik untuk mengkaji pecahan isipadu austenit dalam keluli tahan karat dupleks 28Cr–7Ni–O–0.34N dalam larutan NaCl tepu udara pada kepekatan 3.5% berat.dalam keadaan pH.dan 27°C.Kedua-dua keluli tahan karat dupleks dan mikro dupleks menunjukkan kesan nitrogen yang sama pada tingkah laku kakisan.Nitrogen tidak menjejaskan potensi atau kadar kakisan pada pH 7 dan 10, namun potensi kakisan pada pH 10 adalah lebih rendah daripada pH 7. Sebaliknya, pada semua tahap pH yang dikaji, potensi mula meningkat dengan peningkatan kandungan nitrogen. .Lacerda et al.20 mengkaji pengadukan keluli tahan karat dupleks UNS S31803 dan UNS S32304 dalam larutan NaCl 3.5% menggunakan polarisasi potensiodinamik kitaran.Dalam larutan NaCl 3.5 wt.%, tanda-tanda pitting ditemui pada dua plat keluli yang disiasat.Keluli UNS S31803 mempunyai potensi kakisan (Ecorr), potensi pitting (Epit) dan rintangan polarisasi (Rp) yang lebih tinggi daripada keluli UNS S32304.Keluli UNS S31803 mempunyai kepasifan semula yang lebih tinggi daripada keluli UNS S32304.Menurut kajian oleh Jiang et al.[21], puncak pengaktifan semula sepadan dengan fasa berganda (fasa austenit dan ferit) keluli tahan karat dupleks termasuk sehingga 65% daripada komposisi ferit, dan ketumpatan arus pengaktifan semula ferit meningkat dengan peningkatan masa rawatan haba.Telah diketahui umum bahawa fasa austenit dan ferit mempamerkan tindak balas elektrokimia yang berbeza pada potensi elektrokimia yang berbeza21,22,23,24.Abdo et al.25 menggunakan ukuran potensiodinamik spektroskopi polarisasi dan spektroskopi impedans elektrokimia untuk mengkaji kakisan teraruh elektrokimia aloi 2205 DSS yang dikimpal laser dalam air laut buatan (3.5% NaCl) dalam keadaan keasidan dan kealkalian yang berbeza-beza.Kakisan pitting telah diperhatikan pada permukaan terdedah spesimen DSS yang diuji.Berdasarkan penemuan ini, didapati bahawa terdapat hubungan berkadar antara pH medium pelarut dan rintangan filem yang terbentuk dalam proses pemindahan cas, yang secara langsung mempengaruhi pembentukan pitting dan spesifikasinya.Tujuan kajian ini adalah untuk memahami bagaimana komposisi elektrod kimpalan yang baru dibangunkan mempengaruhi integriti mekanikal dan tahan haus DSS 2205 yang dikimpal dalam persekitaran NaCl 3.5%.
Mineral fluks (bahan) yang digunakan dalam formulasi salutan elektrod ialah Kalsium Karbonat (CaCO3) dari Daerah Obajana, Negeri Kogi, Nigeria, Kalsium Fluorida (CaF2) dari Negeri Taraba, Nigeria, Silikon Dioksida (SiO2), Serbuk Talc (Mg3Si4O10(OH). ) )2) dan rutil (TiO2) diperolehi dari Jos, Nigeria, dan kaolin (Al2(OH)4Si2O5) diperolehi dari Kankara, Negeri Katsina, Nigeria.Kalium silikat digunakan sebagai pengikat, ia diperoleh dari India.
Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, oksida konstituen ditimbang secara bebas pada neraca digital.Ia kemudian dicampur dengan pengikat kalium silikat (23% mengikut berat) dalam pengadun elektrik (model: 641-048) daripada Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) selama 30 minit untuk mendapatkan pes separa pepejal homogen.Fluks campuran basah ditekan ke dalam bentuk silinder dari mesin briket dan dimasukkan ke dalam ruang penyemperitan pada tekanan 80 hingga 100 kg/cm2, dan dari ruang suapan wayar dimasukkan ke dalam penyemperit dawai tahan karat diameter 3.15mm.Fluks disalurkan melalui sistem muncung/mati dan disuntik ke dalam penyemperit untuk menyemperit elektrod.Faktor liputan 1.70 mm diperolehi, di mana faktor liputan ditakrifkan sebagai nisbah diameter elektrod kepada diameter untai.Kemudian elektrod bersalut dikeringkan di udara selama 24 jam dan kemudian dikalsinkan dalam relau meredam (model PH-248-0571/5448) pada suhu 150–250 °C\(-\) selama 2 jam.Gunakan persamaan untuk mengira kealkalian aliran.(1) 26;
Kestabilan terma sampel fluks komposisi E1 dan E2 ditentukan menggunakan analisis termogravimetrik (TGA).Satu sampel kira-kira 25.33 mg fluks telah dimuatkan ke dalam TGA untuk analisis.Eksperimen telah dijalankan dalam medium lengai yang diperolehi oleh aliran berterusan N2 pada kadar 60 ml/min.Sampel dipanaskan dari 30°C hingga 1000°C pada kadar pemanasan 10°C/min.Mengikuti kaedah yang dinyatakan oleh Wang et al.27, Xu et al.28 dan Dagwa et al.29, penguraian haba dan penurunan berat sampel pada suhu tertentu dinilai daripada plot TGA.
Proses dua plat DSS 300 x 60 x 6 mm untuk disediakan untuk pematerian.Alur V direka bentuk dengan jurang akar 3mm, lubang akar 2mm dan sudut alur 60°.Plat kemudiannya dibilas dengan aseton untuk menghilangkan bahan cemar yang mungkin.Kimpal plat menggunakan pengimpal arka logam terlindung (SMAW) dengan elektrod arus terus kekutuban positif (DCEP) menggunakan elektrod bersalut (E1 dan E2) dan elektrod rujukan (C) dengan diameter 3.15 mm.Pemesinan Nyahcas Elektrik (EDM) (Model: Excetek-V400) digunakan untuk mesin spesimen keluli dikimpal untuk ujian mekanikal dan pencirian kakisan.Jadual 2 menunjukkan contoh kod dan penerangan, dan Jadual 3 menunjukkan pelbagai parameter operasi kimpalan yang digunakan untuk mengimpal papan DSS.Persamaan (2) digunakan untuk mengira input haba yang sepadan.
Menggunakan spektrometer pelepasan optik (OES) Bruker Q8 MAGELLAN dengan panjang gelombang 110 hingga 800 nm dan perisian pangkalan data SQL, komposisi kimia sambungan kimpalan elektrod E1, E2 dan C, serta sampel logam asas, ditentukan.menggunakan jurang antara elektrod dan sampel logam di bawah ujian Menjana tenaga elektrik dalam bentuk percikan api.Satu sampel komponen diwap dan disembur, diikuti dengan pengujaan atom, yang kemudiannya mengeluarkan spektrum garis tertentu31.Untuk analisis kualitatif sampel, tiub photomultiplier mengukur kehadiran spektrum khusus untuk setiap elemen, serta keamatan spektrum.Kemudian gunakan persamaan untuk mengira nombor rintangan pitting yang setara (PREN).(3) Nisbah 32 dan rajah keadaan WRC 1992 digunakan untuk mengira setara kromium dan nikel (Creq dan Nieq) daripada persamaan.(4) dan (5) masing-masing ialah 33 dan 34;
Ambil perhatian bahawa PREN hanya mengambil kira kesan positif tiga unsur utama Cr, Mo dan N, manakala faktor nitrogen x berada dalam julat 16-30.Biasanya, x dipilih daripada senarai 16, 20, atau 30. Dalam penyelidikan mengenai keluli tahan karat dupleks, nilai perantaraan 20 paling biasa digunakan untuk mengira nilai PREN35,36.
Sambungan dikimpal yang dibuat menggunakan elektrod berbeza telah diuji tegangan pada mesin ujian universal (Instron 8800 UTM) pada kadar terikan 0.5 mm/min mengikut ASTM E8-21.Kekuatan tegangan (UTS), 0.2% kekuatan hasil ricih (YS), dan pemanjangan dikira mengikut ASTM E8-2137.
Kimpalan DSS 2205 pertama kali dikisar dan digilap menggunakan saiz grit yang berbeza (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 dan 1200) sebelum analisis kekerasan.Spesimen yang dikimpal dibuat dengan elektrod E1, E2 dan C. Kekerasan diukur pada sepuluh (10) titik dari pusat kimpalan ke logam asas dengan selang 1 mm.
Difraktometer sinar-X (D8 Discover, Bruker, Jerman) dikonfigurasikan dengan perisian Bruker XRD Commander untuk pengumpulan data dan sinaran Cu-K-α ditapis Fe dengan tenaga 8.04 keV sepadan dengan panjang gelombang 1.5406 Å dan kadar imbasan 3 ° Julat imbasan (2θ) min-1 ialah 38 hingga 103° untuk analisis fasa dengan elektrod E1, E2 dan C dan BM yang terdapat dalam kimpalan DSS.Kaedah penghalusan Rietveld digunakan untuk mengindeks fasa konstituen menggunakan perisian MAUD yang diterangkan oleh Lutterotti39.Berdasarkan ASTM E1245-03, analisis metalografi kuantitatif imej mikroskopik sambungan kimpalan elektrod E1, E2 dan C telah dijalankan menggunakan perisian Image J40.Keputusan pengiraan pecahan isipadu fasa ferit-austenit, nilai purata dan sisihan mereka diberikan dalam Jadual.5. Seperti yang ditunjukkan dalam konfigurasi sampel dalam rajah.6d, analisis mikroskop optik (OM) dilakukan pada PM dan sambungan dikimpal dengan elektrod E1 dan E2 untuk mengkaji morfologi sampel.Sampel telah digilap dengan kertas pasir 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, dan 2000 grit silikon karbida (SiC).Sampel kemudiannya terukir secara elektrolitik dalam larutan asid oksalik akueus 10% pada suhu bilik pada voltan 5 V selama 10 saat dan diletakkan pada mikroskop optik LEICA DM 2500 M untuk pencirian morfologi.Penggilapan selanjutnya sampel dilakukan menggunakan kertas 2500 grit silikon karbida (SiC) untuk analisis SEM-BSE.Di samping itu, sambungan yang dikimpal telah diperiksa untuk struktur mikro menggunakan mikroskop elektron pengimbasan pelepasan medan resolusi ultra tinggi (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, Amerika Syarikat) yang dilengkapi dengan EMF.Sampel 20 × 10 × 6 mm dikisar menggunakan pelbagai kertas pasir SiC bersaiz antara 120 hingga 2500. Sampel telah terukir secara elektrolitik dalam 40 g NaOH dan 100 ml air suling pada voltan 5 V selama 15 s, dan kemudian dipasang pada pemegang sampel, yang terletak di ruang SEM, untuk menganalisis sampel selepas membersihkan ruang dengan nitrogen.Rasuk elektron yang dijana oleh filamen tungsten yang dipanaskan menghasilkan parut pada sampel untuk menghasilkan imej pada pelbagai pembesaran, dan keputusan EMF telah diperoleh menggunakan kaedah Roche et al.41 dan Mokobi 42 .
Kaedah polarisasi potensiodinamik elektrokimia mengikut ASTM G59-9743 dan ASTM G5-1444 digunakan untuk menilai potensi degradasi plat DSS 2205 yang dikimpal dengan elektrod E1, E2 dan C dalam persekitaran NaCl 3.5%.Ujian elektrokimia dilakukan menggunakan radas Potentiostat-Galvanostat/ZRA yang dikawal komputer (model: PC4/750, Gamry Instruments, USA).Ujian elektrokimia telah dijalankan pada persediaan ujian tiga elektrod: DSS 2205 sebagai elektrod kerja, elektrod calomel tepu (SCE) sebagai elektrod rujukan dan rod grafit sebagai elektrod pembilang.Pengukuran dilakukan menggunakan sel elektrokimia, di mana kawasan tindakan larutan adalah luas elektrod kerja 0.78 cm2.Pengukuran dibuat antara potensi -1.0 V hingga +1.6 V pada OCP pra-stabil (berbanding dengan OCP) pada kadar imbasan 1.0 mV/s.
Ujian suhu kritikal pitting elektrokimia telah dijalankan dalam 3.5% NaCl untuk menilai rintangan pitting kimpalan yang dibuat dengan elektrod E1, E2, dan C.jelas mengenai potensi pitting dalam PB (antara kawasan pasif dan transpasif), dan spesimen yang dikimpal dengan E1, E2, Elektrod C. Oleh itu, pengukuran CPT dilakukan untuk menentukan dengan tepat potensi pitting bahan habis kimpalan.Ujian CPT telah dijalankan mengikut laporan kimpalan keluli tahan karat dupleks45 dan ASTM G150-1846.Daripada setiap keluli yang akan dikimpal (S-110A, E1-110A, E2-90A), sampel dengan keluasan 1 cm2 dipotong, termasuk zon asas, kimpalan dan HAZ.Sampel telah digilap menggunakan kertas pasir dan buburan serbuk alumina 1 µm mengikut prosedur penyediaan sampel metalografi standard.Selepas menggilap, sampel dibersihkan secara ultrasonik dalam aseton selama 2 minit.Larutan ujian NaCl 3.5% telah ditambahkan pada sel ujian CPT dan suhu awal diselaraskan kepada 25°C menggunakan termostat (Neslab RTE-111).Selepas mencapai suhu ujian awal 25 ° C, gas Ar ditiup selama 15 minit, kemudian sampel diletakkan di dalam sel, dan OCF diukur selama 15 minit.Sampel kemudian dipolarisasi dengan menggunakan voltan 0.3 V pada suhu awal 25°C, dan arus diukur selama 10 min45.Mula memanaskan larutan pada kadar 1 °C/min hingga 50 °C.Semasa pemanasan larutan ujian, penderia suhu digunakan untuk memantau suhu larutan secara berterusan dan menyimpan data masa dan suhu, dan potentiostat/galvanostat digunakan untuk mengukur arus.Elektrod grafit digunakan sebagai elektrod pembilang, dan semua potensi diukur secara relatif kepada elektrod rujukan Ag/AgCl.Pembersihan argon dilakukan sepanjang ujian.
Pada rajah.1 menunjukkan komposisi (dalam peratus berat) komponen fluks F1 dan F2 yang digunakan untuk penghasilan elektrod alkali (E1) dan berasid (E2).Indeks keasaman fluks digunakan untuk meramalkan sifat mekanikal dan metalurgi bagi sambungan yang dikimpal.F1 ialah komponen fluks yang digunakan untuk menyalut elektrod E1, yang dipanggil fluks alkali kerana indeks asasnya ialah > 1.2 (iaitu 2.40), dan F2 ialah fluks yang digunakan untuk menyalut elektrod E2, dipanggil fluks asid kerana keasamannya. indeks < 0.9 (iaitu 2.40).0.40).Adalah jelas bahawa elektrod yang disalut dengan fluks asas dalam kebanyakan kes mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik daripada elektrod yang disalut dengan fluks berasid.Ciri ini adalah fungsi penguasaan oksida asas dalam sistem komposisi fluks untuk elektrod E1.Sebaliknya, penyingkiran sanga (kebolehpisahan) dan percikan rendah yang diperhatikan dalam sambungan yang dikimpal dengan elektrod E2 adalah ciri elektrod dengan salutan fluks berasid dengan kandungan rutil yang tinggi.Pemerhatian ini konsisten dengan penemuan Gill47 bahawa kesan kandungan rutil pada kebolehpisahan sanga dan percikan rendah elektrod bersalut fluks asid menyumbang kepada pembekuan sanga yang cepat.Kaolin dalam sistem fluks yang digunakan untuk menyalut elektrod E1 dan E2 digunakan sebagai pelincir, dan serbuk talkum meningkatkan kebolehsemperitan elektrod.Pengikat kalium silikat dalam sistem fluks menyumbang kepada pencucuhan arka dan kestabilan prestasi yang lebih baik, dan, sebagai tambahan kepada sifat pelekatnya, meningkatkan pengasingan sanga dalam produk yang dikimpal.Oleh kerana CaCO3 adalah pemutus bersih (slag breaker) dalam fluks dan cenderung menghasilkan banyak asap semasa mengimpal akibat penguraian terma ke dalam CaO dan kira-kira 44% CO2, TiO2 (sebagai pembina bersih / bekas sanga) membantu mengurangkan jumlah asap semasa mengimpal.kimpalan dan dengan itu meningkatkan kebolehpisahan sanga seperti yang dicadangkan oleh Jing et al.48.Fluorine Flux (CaF2) ialah fluks kimia yang agresif yang meningkatkan kebersihan pateri.Jastrzębska et al.49 melaporkan kesan komposisi fluorida komposisi fluks ini pada sifat kebersihan kimpalan.Biasanya, fluks ditambah pada kawasan kimpalan untuk meningkatkan kestabilan arka, menambah unsur mengaloi, membina sanga, meningkatkan produktiviti, dan meningkatkan kualiti kolam kimpalan 50.
Lengkung TGA-DTG ditunjukkan dalam Rajah.2a dan 2b menunjukkan penurunan berat tiga peringkat apabila dipanaskan dalam julat suhu 30–1000°C dalam suasana nitrogen.Keputusan dalam Rajah 2a dan b menunjukkan bahawa bagi sampel fluks asas dan berasid, lengkung TGA turun terus ke bawah sehingga ia akhirnya menjadi selari dengan paksi suhu, masing-masing sekitar 866.49°C dan 849.10°C.Kehilangan berat sebanyak 1.30% dan 0.81% pada permulaan lengkung TGA dalam Rajah 2a dan 2b adalah disebabkan oleh kelembapan yang diserap oleh komponen fluks, serta penyejatan dan penyahhidratan kelembapan permukaan.Penguraian utama sampel fluks utama pada peringkat kedua dan ketiga dalam rajah.2a berlaku dalam julat suhu 619.45°C–766.36°C dan 766.36°C–866.49°C, dan peratusan penurunan berat badan mereka ialah 2.84 dan 9.48%., masing-masing.Manakala bagi sampel fluks berasid dalam Rajah 7b, yang berada dalam julat suhu 665.23°C–745.37°C dan 745.37°C–849.10°C, peratusan kehilangan beratnya masing-masing ialah 0.81 dan 6.73%, yang dikaitkan dengan penguraian haba.Oleh kerana komponen fluks adalah bukan organik, bahan meruap adalah terhad kepada campuran fluks.Oleh itu, pengurangan dan pengoksidaan adalah dahsyat.Ini selaras dengan keputusan Balogun et al.51, Kamli et al.52 dan Adeleke et al.53.Jumlah kehilangan jisim sampel fluks yang diperhatikan dalam rajah.2a dan 2b ialah 13.26% dan 8.43%, masing-masing.Kurang kehilangan jisim sampel fluks dalam rajah.2b disebabkan oleh takat lebur TiO2 dan SiO2 yang tinggi (masing-masing 1843 dan 1710°C) sebagai oksida utama yang membentuk campuran fluks54,55, manakala TiO2 dan SiO2 mempunyai takat lebur yang lebih rendah.takat lebur Oksida primer: CaCO3 (825 °C) dalam sampel fluks dalam rajah.2a56.Perubahan dalam takat lebur oksida primer dalam campuran fluks ini dilaporkan dengan baik oleh Shi et al.54, Ringdalen et al.55 dan Du et al.56.Memerhatikan penurunan berat badan yang berterusan dalam Rajah 2a dan 2b, boleh disimpulkan bahawa sampel fluks yang digunakan dalam salutan elektrod E1 dan E2 mengalami penguraian satu langkah, seperti yang dicadangkan oleh Brown57.Julat suhu proses boleh dilihat daripada lengkung terbitan (wt%) dalam rajah.2a dan b.Memandangkan lengkung TGA tidak dapat menerangkan dengan tepat suhu tertentu di mana sistem fluks mengalami perubahan fasa dan penghabluran, derivatif TGA digunakan untuk menentukan nilai suhu yang tepat bagi setiap fenomena (perubahan fasa) sebagai puncak endotermik untuk menyediakan sistem fluks.
Lengkung TGA-DTG menunjukkan penguraian terma (a) fluks alkali untuk salutan elektrod E1 dan (b) fluks berasid untuk salutan elektrod E2.
Jadual 4 menunjukkan keputusan analisis spektrofotometri dan analisis SEM-EDS bagi logam asas DSS 2205 dan kimpalan yang dibuat menggunakan elektrod E1, E2 dan C.E1 dan E2 menunjukkan bahawa kandungan kromium (Cr) menurun secara mendadak kepada 18.94 dan 17.04%, dan kandungan molibdenum (Mo) masing-masing ialah 0.06 dan 0.08%.nilai kimpalan dengan elektrod E1 dan E2 adalah lebih rendah.Ini sejajar sedikit dengan nilai PREN yang dikira untuk fasa ferit-austenit daripada analisis SEM-EDS.Oleh itu, dapat dilihat bahawa pitting bermula pada peringkat dengan nilai PREN rendah (kimpalan dari E1 dan E2), pada asasnya seperti yang diterangkan dalam Jadual 4. Ini menunjukkan penyusutan dan kemungkinan pemendakan aloi dalam kimpalan.Selepas itu, pengurangan kandungan unsur mengaloi Cr dan Mo dalam kimpalan yang dihasilkan menggunakan elektrod E1 dan E2 dan nilai setara pitting rendahnya (PREN) ditunjukkan dalam Jadual 4, yang menimbulkan masalah untuk mengekalkan rintangan dalam persekitaran yang agresif, terutamanya dalam persekitaran klorida.-mengandungi persekitaran.Kandungan nikel (Ni) yang agak tinggi iaitu 11.14% dan had kandungan mangan yang dibenarkan dalam sambungan kimpalan elektrod E1 dan E2 mungkin mempunyai kesan positif ke atas sifat mekanikal kimpalan yang digunakan dalam keadaan simulasi air laut (Rajah 3). ).telah dibuat menggunakan hasil kerja Yuan dan Oy58 dan Jing et al.48 mengenai kesan komposisi nikel dan mangan yang tinggi terhadap penambahbaikan sifat mekanikal struktur dikimpal DSS di bawah keadaan operasi yang teruk.
Keputusan ujian tegangan untuk (a) UTS dan 0.2% sag YS dan (b) seragam dan pemanjangan penuh serta sisihan piawainya.
Sifat kekuatan bahan asas (BM) dan sambungan dikimpal yang diperbuat daripada elektrod yang dibangunkan (E1 dan E2) dan elektrod yang tersedia secara komersial (C) telah dinilai pada dua arus kimpalan berbeza 90 A dan 110 A. 3(a) dan (b) tunjukkan UTS, YS dengan offset 0.2%, bersama dengan data pemanjangan dan sisihan piawainya.Keputusan mengimbangi UTS dan YS sebanyak 0.2% yang diperoleh daripada Rajah.3a menunjukkan nilai optimum untuk sampel no.1 (BM), sampel no.3 (kimpalan E1), sampel no.5 (kimpalan E2) dan sampel no.6 (kimpalan dengan C) ialah 878 dan 616 MPa, 732 dan 497 MPa, 687 dan 461 MPa dan 769 dan 549 MPa, masing-masing, dan sisihan piawai masing-masing.Daripada rajah.110 A) ialah sampel bernombor 1, 2, 3, 6 dan 7, dengan sifat tegangan yang disyorkan minimum melebihi 450 MPa dalam ujian tegangan dan 620 MPa dalam ujian tegangan yang dicadangkan oleh Grocki32.Pemanjangan spesimen kimpalan dengan elektrod E1, E2 dan C, diwakili oleh sampel No. 2, No. 3, No. 4, No. 5, No. 6 dan No. 7, pada arus kimpalan 90 A dan 110 A, masing-masing, mencerminkan keplastikan dan kejujuran.hubungan dengan logam asas.Pemanjangan yang lebih rendah dijelaskan oleh kemungkinan kecacatan kimpalan atau komposisi fluks elektrod (Rajah 3b).Boleh disimpulkan bahawa keluli tahan karat dupleks BM dan sambungan dikimpal dengan elektrod E1, E2 dan C secara amnya mempunyai sifat tegangan yang jauh lebih tinggi kerana kandungan nikelnya yang agak tinggi (Jadual 4), tetapi sifat ini diperhatikan dalam sambungan dikimpal.E2 yang kurang berkesan diperoleh daripada komposisi berasid fluks.Gunn59 menunjukkan kesan aloi nikel pada penambahbaikan sifat mekanikal sambungan dikimpal dan mengawal keseimbangan fasa dan pengedaran unsur.Ini sekali lagi mengesahkan fakta bahawa elektrod yang dibuat daripada komposisi fluks asas mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik daripada elektrod yang dibuat daripada campuran fluks berasid, seperti yang dicadangkan oleh Bang et al.60.Oleh itu, sumbangan penting telah dibuat kepada pengetahuan sedia ada tentang sifat sambungan kimpalan elektrod bersalut baharu (E1) dengan sifat tegangan yang baik.
Pada rajah.Rajah 4a dan 4b menunjukkan ciri-ciri kekerasan mikro Vickers bagi sampel eksperimen sambungan dikimpal elektrod E1, E2 dan C. 4a menunjukkan keputusan kekerasan yang diperolehi dari satu arah sampel (dari WZ ke BM), dan dalam rajah.4b menunjukkan keputusan kekerasan yang diperoleh pada kedua-dua belah sampel.Nilai kekerasan yang diperoleh semasa mengimpal sampel No. 2, 3, 4 dan 5, yang merupakan sambungan dikimpal dengan elektrod E1 dan E2, boleh disebabkan oleh struktur berbutir kasar semasa pemejalan dalam kitaran kimpalan.Peningkatan kekerasan yang mendadak diperhatikan dalam HAZ berbutir kasar dan dalam HAZ berbutir halus semua sampel No. 2-7 (lihat kod sampel dalam Jadual 2), yang boleh dijelaskan dengan kemungkinan perubahan dalam struktur mikro kimpalan hasil daripada sampel kimpalan kromium kaya dengan pelepasan (Cr23C6) .Berbanding dengan sampel kimpalan lain 2, 3, 4 dan 5, nilai kekerasan sambungan kimpalan sampel No. 6 dan 7 dalam Rajah.4a dan 4b di atas (Jadual 2).Menurut Mohammed et al.61 dan Nowacki dan Lukoje62, ini mungkin disebabkan oleh nilai ferit δ yang tinggi dan tegasan baki teraruh dalam kimpalan, serta penyusutan unsur mengaloi seperti Mo dan Cr dalam kimpalan.Nilai kekerasan semua sampel eksperimen yang dianggap dalam kawasan BM nampaknya konsisten.Trend dalam keputusan analisis kekerasan spesimen yang dikimpal adalah konsisten dengan kesimpulan penyelidik lain61,63,64.
Nilai kekerasan sambungan dikimpal spesimen DSS (a) separuh keratan spesimen yang dikimpal dan (b) keratan penuh sambungan dikimpal.
Pelbagai fasa yang terdapat dalam DSS 2205 yang dikimpal dengan elektrod E1, E2 dan C diperoleh dan spektrum XRD untuk sudut pembelauan 2\(\theta\) ditunjukkan dalam Rajah 5. Puncak austenit (\(\gamma\) ) dan fasa ferit (\(\alpha\)) telah dikenal pasti pada sudut pembelauan 43° dan 44°, secara konklusif mengesahkan bahawa komposisi kimpalan ialah keluli tahan karat 65 fasa dua.bahawa DSS BM hanya menunjukkan fasa austenit (\(\gamma\)) dan feritik (\(\alpha\)), mengesahkan keputusan mikrostruktur yang dibentangkan dalam Rajah 1 dan 2. 6c, 7c dan 9c.Fasa ferit (\(\alpha\)) yang diperhatikan dengan DSS BM dan puncak tinggi dalam kimpalan ke elektrod C menunjukkan rintangan kakisannya, kerana fasa ini bertujuan untuk meningkatkan rintangan kakisan keluli, seperti yang dilakukan oleh Davison dan Redmond66. menyatakan , kehadiran unsur penstabil ferit, seperti Cr dan Mo, secara berkesan menstabilkan filem pasif bahan dalam persekitaran yang mengandungi klorida.Jadual 5 menunjukkan fasa ferit-austenit oleh metalografi kuantitatif.Nisbah pecahan isipadu fasa ferit-austenit dalam sambungan dikimpal elektrod C dicapai lebih kurang (≈1:1).Komposisi fasa ferit (\(\alpha\)) rendah bagi kimpalan menggunakan elektrod E1 dan E2 dalam keputusan pecahan isipadu (Jadual 5) menunjukkan kemungkinan sensitiviti kepada persekitaran yang menghakis, yang telah disahkan oleh analisis elektrokimia.disahkan (Rajah 10a,b)), memandangkan fasa ferit memberikan kekuatan dan perlindungan yang tinggi terhadap keretakan kakisan tegasan yang disebabkan oleh klorida.Ini selanjutnya disahkan oleh nilai kekerasan rendah yang diperhatikan dalam kimpalan elektrod E1 dan E2 dalam rajah.4a,b, yang disebabkan oleh kadar ferit yang rendah dalam struktur keluli (Jadual 5).Kehadiran fasa austenit (\(\gamma\)) dan ferit (\(\alpha\)) yang tidak seimbang dalam sambungan dikimpal menggunakan elektrod E2 menunjukkan kelemahan sebenar keluli kepada serangan kakisan seragam.Sebaliknya, spektrum XPA keluli dua fasa sambungan dikimpal dengan elektrod E1 dan C, bersama-sama dengan keputusan BM, biasanya menunjukkan kehadiran unsur penstabil austenit dan ferit, yang menjadikan bahan itu berguna dalam pembinaan dan industri petrokimia. , kerana berhujah Jimenez et al.65;Davidson & Redmond66;Dukun dan lain-lain67.
Mikrograf optik sambungan dikimpal elektrod E1 dengan geometri kimpalan berbeza: (a) HAZ menunjukkan garis pelakuran, (b) HAZ menunjukkan garis pelakuran pada pembesaran yang lebih tinggi, (c) BM untuk fasa ferit-austenit, (d) geometri kimpalan , ( e) Menunjukkan zon peralihan yang berdekatan, (f) HAZ menunjukkan fasa ferit-austenit pada pembesaran yang lebih tinggi, (g) Zon kimpalan menunjukkan fasa ferit-austenit Fasa tegangan.
Mikrograf optik kimpalan elektrod E2 pada pelbagai geometri kimpalan: (a) HAZ menunjukkan garis pelakuran, (b) HAZ menunjukkan garis pelakuran pada pembesaran yang lebih tinggi, (c) BM untuk fasa pukal ferit-austenit, (d) geometri kimpalan , (e) ) menunjukkan zon peralihan dalam persekitaran, (f) HAZ menunjukkan fasa ferit-austenit pada pembesaran yang lebih tinggi, (g) zon kimpalan menunjukkan fasa ferit-austenit.
Rajah 6a–c dan, sebagai contoh, menunjukkan struktur metalografi bagi sambungan DSS yang dikimpal menggunakan elektrod E1 pada pelbagai geometri kimpalan (Rajah 6d), menunjukkan di mana mikrograf optik diambil pada pembesaran yang berbeza.Pada rajah.6a, b, f – zon peralihan sambungan dikimpal, menunjukkan struktur keseimbangan fasa ferit-austenit.Rajah 7a-c dan sebagai contoh juga menunjukkan OM bagi sambungan DSS yang dikimpal menggunakan elektrod E2 pada pelbagai geometri kimpalan (Rajah 7d), mewakili titik analisis OM pada pembesaran yang berbeza.Pada rajah.7a,b,f menunjukkan zon peralihan bagi sambungan yang dikimpal dalam keseimbangan ferit-austenit.OM dalam zon kimpalan (WZ) ditunjukkan dalam rajah.1 dan rajah.2. Kimpalan untuk elektrod E1 dan E2 6g dan 7g, masing-masing.OM pada BM ditunjukkan dalam Rajah 1 dan 2. Dalam rajah.6c, e dan 7c, e menunjukkan kes sambungan dikimpal dengan elektrod E1 dan E2, masing-masing.Kawasan terang ialah fasa austenit dan kawasan hitam gelap ialah fasa ferit.Keseimbangan fasa dalam zon terjejas haba (HAZ) berhampiran garisan gabungan menunjukkan pembentukan mendakan Cr2N, seperti yang ditunjukkan dalam mikrograf SEM-BSE dalam Rajah.8a,b dan disahkan dalam rajah.9a,b.Kehadiran Cr2N diperhatikan dalam fasa ferit sampel dalam Rajah.8a,b dan disahkan oleh analisis titik SEM-EMF dan gambar rajah garis EMF bahagian yang dikimpal (Rajah 9a-b), adalah disebabkan oleh suhu haba kimpalan yang lebih tinggi.Peredaran mempercepatkan pengenalan kromium dan nitrogen, kerana suhu tinggi dalam kimpalan meningkatkan pekali resapan nitrogen.Keputusan ini menyokong kajian oleh Ramirez et al.68 dan Herenyu et al.69 menunjukkan bahawa, tanpa mengira kandungan nitrogen, Cr2N biasanya dimendapkan pada butiran ferit, sempadan butiran, dan sempadan α/\(\gamma\), seperti yang juga dicadangkan oleh penyelidik lain.70.71.
(a) analisis spot SEM-EMF (1, 2 dan 3) bagi sambungan dikimpal dengan E2;
Morfologi permukaan sampel perwakilan dan EMF yang sepadan ditunjukkan dalam Rajah.10a–c.Pada rajah.Rajah 10a dan 10b menunjukkan mikrograf SEM dan spektrum EMF sambungan dikimpal masing-masing menggunakan elektrod E1 dan E2 dalam zon kimpalan, dan dalam rajah.10c menunjukkan mikrograf SEM dan spektrum EMF OM yang mengandungi fasa austenit (\(\gamma\)) dan ferit (\(\alpha\)) tanpa sebarang mendakan.Seperti yang ditunjukkan dalam spektrum EDS dalam Rajah 10a, peratusan Cr (21.69 wt.%) dan Mo (2.65 wt.%) berbanding 6.25 wt.% Ni memberikan rasa keseimbangan yang sepadan bagi fasa ferit-austenit.Struktur mikro dengan pengurangan yang tinggi dalam kandungan kromium (15.97 wt.%) dan molibdenum (1.06 wt.%) berbanding dengan kandungan nikel yang tinggi (10.08 wt.%) dalam struktur mikro sambungan dikimpal elektrod E2, ditunjukkan dalam ara.1. Bandingkan.Spektrum EMF 10b.Bentuk acicular dengan struktur austenit berbutir halus dilihat dalam WZ ditunjukkan dalam rajah.10b mengesahkan kemungkinan penyusutan unsur ferritisasi (Cr dan Mo) dalam kimpalan dan pemendakan kromium nitrida (Cr2N) – fasa austenit.Taburan zarah pemendakan di sepanjang sempadan fasa austenit (\(\gamma\)) dan ferit (\(\alpha\)) bagi sambungan kimpalan DSS mengesahkan pernyataan ini72,73,74.Ini juga mengakibatkan prestasi kakisannya yang lemah, kerana Cr dianggap sebagai elemen utama untuk membentuk filem pasif yang meningkatkan rintangan kakisan tempatan keluli59,75 seperti ditunjukkan dalam Rajah 10b.Dapat dilihat bahawa BM dalam mikrograf SEM dalam Rajah 10c menunjukkan penghalusan butiran yang kuat kerana keputusan spektrum EDSnya menunjukkan Cr (23.32 berat%), Mo (3.33 berat%) dan Ni (6.32 berat).%) sifat kimia yang baik.%) sebagai unsur pengaloian yang penting untuk menyemak struktur mikro keseimbangan fasa ferit-austenit bagi struktur DSS76.Hasil analisis spektroskopi EMF komposisi bagi sambungan dikimpal elektrod E1 membenarkan penggunaannya dalam pembinaan dan persekitaran yang sedikit agresif, kerana pembentuk austenit dan penstabil ferit dalam struktur mikro mematuhi piawaian DSS AISI 220541.72 untuk sambungan dikimpal, 77.
Mikrograf SEM sambungan dikimpal, di mana (a) elektrod E1 zon kimpalan mempunyai spektrum EMF, (b) elektrod E2 zon kimpalan mempunyai spektrum EMF, (c) OM mempunyai spektrum EMF.
Dalam amalan, telah diperhatikan bahawa kimpalan DSS memejal dalam mod ferit sepenuhnya (mod-F), dengan nukleus austenit menukleus di bawah suhu solvus ferit, yang bergantung terutamanya pada nisbah setara kromium kepada nikel (Creq/Nieq) (> 1.95 membentuk mod F) Sesetengah penyelidik telah menyedari kesan keluli ini disebabkan oleh keupayaan meresap kuat Cr dan Mo sebagai unsur pembentuk ferit dalam fasa ferit8078,79.Adalah jelas bahawa DSS 2205 BM mengandungi jumlah Cr dan Mo yang tinggi (menunjukkan Creq yang lebih tinggi), tetapi mempunyai kandungan Ni yang lebih rendah daripada kimpalan dengan elektrod E1, E2 dan C, yang menyumbang kepada nisbah Creq/Nieq yang lebih tinggi.Ini juga terbukti dalam kajian semasa, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 4, di mana nisbah Creq/Nieq ditentukan untuk DSS 2205 BM melebihi 1.95.Ia boleh dilihat bahawa kimpalan dengan elektrod E1, E2 dan C mengeras dalam mod austenit-feritik (mod AF), mod austenit (mod A) dan mod ferit-austenit, masing-masing disebabkan kandungan mod pukal (mod FA) yang lebih tinggi. .), seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 4, kandungan Ni, Cr dan Mo dalam kimpalan adalah kurang, menunjukkan nisbah Creq/Nieq adalah lebih rendah daripada BM.Ferit utama dalam kimpalan elektrod E2 mempunyai morfologi ferit vermikular dan nisbah Creq/Nieq yang ditentukan ialah 1.20 seperti yang diterangkan dalam Jadual 4.
Pada rajah.11a menunjukkan Potensi Litar Terbuka (OCP) berbanding masa untuk struktur keluli AISI DSS 2205 dalam larutan NaCl 3.5%.Ia boleh dilihat bahawa keluk ORP beralih ke arah potensi yang lebih positif, menunjukkan penampilan filem pasif pada permukaan sampel logam, penurunan potensi menunjukkan kakisan umum, dan potensi yang hampir malar dari semasa ke semasa menunjukkan pembentukan a filem pasif dari semasa ke semasa., Permukaan sampel adalah stabil dan mempunyai Sticky 77. Lengkung menggambarkan substrat eksperimen di bawah keadaan stabil untuk semua sampel dalam elektrolit yang mengandungi larutan NaCl 3.5%, kecuali sampel 7 (sambungan kimpal dengan C-elektrod), yang menunjukkan sedikit ketidakstabilan.Ketidakstabilan ini boleh dibandingkan dengan kehadiran ion klorida (Cl-) dalam larutan, yang boleh mempercepatkan tindak balas kakisan, dengan itu meningkatkan tahap kakisan.Pemerhatian semasa pengimbasan OCP tanpa potensi digunakan menunjukkan bahawa Cl dalam tindak balas boleh menjejaskan rintangan dan kestabilan termodinamik sampel dalam persekitaran yang agresif.Ma et al.81 dan Lotho et al.5 mengesahkan dakwaan bahawa Cl- memainkan peranan dalam mempercepatkan degradasi filem pasif pada substrat, dengan itu menyumbang kepada haus selanjutnya.
Analisis elektrokimia bagi sampel yang dikaji: (a) evolusi RSD bergantung pada masa dan (b) polarisasi potensiodinamik sampel dalam larutan NaCl 3.5%.
Pada rajah.11b membentangkan analisis perbandingan lengkung polarisasi potensiodinamik (PPC) sambungan dikimpal elektrod E1, E2 dan C di bawah pengaruh larutan NaCl 3.5%.Sampel BM yang dikimpal dalam PPC dan larutan NaCl 3.5% menunjukkan tingkah laku pasif.Jadual 5 menunjukkan parameter analisis elektrokimia bagi sampel yang diperoleh daripada lengkung PPC, seperti Ecorr (potensi kakisan) dan Epit (potensi kakisan pitting) dan sisihan berkaitannya.Berbanding dengan sampel lain No. 2 dan No. 5, yang dikimpal dengan elektrod E1 dan E2, sampel No. 1 dan No. 7 (BM dan sambungan dikimpal dengan elektrod C) menunjukkan potensi tinggi untuk mengadukan kakisan dalam larutan NaCl (Rajah 11b). ).Sifat pasif yang lebih tinggi daripada yang pertama berbanding dengan yang kedua adalah disebabkan oleh keseimbangan komposisi mikrostruktur keluli (fasa austenit dan ferit) dan kepekatan unsur mengaloi.Oleh kerana kehadiran fasa ferit dan austenit dalam struktur mikro, Resendea et al.82 menyokong tingkah laku pasif DSS dalam media yang agresif.Prestasi rendah sampel yang dikimpal dengan elektrod E1 dan E2 boleh dikaitkan dengan kekurangan unsur pengaloian utama, seperti Cr dan Mo, dalam zon kimpalan (WZ), kerana ia menstabilkan fasa ferit (Cr dan Mo), bertindak sebagai pasif Paduan dalam fasa austenit keluli teroksida.Kesan unsur-unsur ini pada rintangan pitting adalah lebih besar dalam fasa austenit berbanding fasa ferit.Atas sebab ini, fasa ferit mengalami pempasifan lebih cepat daripada fasa austenit yang dikaitkan dengan kawasan pempasifan pertama lengkung polarisasi.Unsur-unsur ini mempunyai kesan yang ketara terhadap rintangan pitting DSS kerana rintangan pitting yang lebih tinggi dalam fasa austenit berbanding dengan fasa ferit.Oleh itu, pempasifan pantas fasa ferit adalah 81% lebih tinggi daripada fasa austenit.Walaupun larutan Cl- dalam mempunyai kesan negatif yang kuat terhadap keupayaan pasif filem keluli83.Akibatnya, kestabilan filem pasif sampel akan berkurangan dengan banyak84.Daripada Jadual.6 juga menunjukkan bahawa potensi kakisan (Ecorr) sambungan dikimpal dengan elektrod E1 agak kurang stabil dalam larutan berbanding sambungan dikimpal dengan elektrod E2.Ini juga disahkan oleh nilai kekerasan kimpalan yang rendah menggunakan elektrod E1 dan E2 dalam rajah.4a,b, yang disebabkan oleh kandungan ferit yang rendah (Jadual 5) dan kandungan rendah kromium dan molibdenum (Jadual 4) dalam struktur keluli yang diperbuat daripada.Dapat disimpulkan bahawa rintangan kakisan keluli dalam persekitaran marin simulasi meningkat dengan penurunan arus kimpalan dan berkurangan dengan kandungan Cr dan Mo yang rendah dan kandungan ferit yang rendah.Kenyataan ini selaras dengan kajian Salim et al.85 tentang kesan parameter kimpalan seperti arus kimpalan terhadap keutuhan kakisan keluli yang dikimpal.Apabila klorida menembusi keluli melalui pelbagai cara seperti penyerapan dan resapan kapilari, lubang-lubang (pitting corrosion) dengan bentuk dan kedalaman yang tidak sekata terbentuk.Mekanisme ini berbeza dengan ketara dalam larutan pH yang lebih tinggi di mana kumpulan (OH-) sekeliling hanya tertarik pada permukaan keluli, menstabilkan filem pasif dan memberikan perlindungan tambahan kepada permukaan keluli25,86.Rintangan kakisan terbaik bagi sampel No. 1 dan No. 7 adalah disebabkan oleh kehadiran dalam struktur keluli sejumlah besar δ-ferrite (Jadual 5) dan sejumlah besar Cr dan Mo (Jadual 4), sejak tahap kakisan pitting terutamanya terdapat dalam keluli, dikimpal dengan kaedah DSS, dalam struktur fasa austenit bahagian.Oleh itu, komposisi kimia aloi memainkan peranan yang menentukan dalam prestasi kakisan sambungan dikimpal87,88.Di samping itu, diperhatikan bahawa spesimen yang dikimpal menggunakan elektrod E1 dan C dalam kajian ini menunjukkan nilai Ecorr yang lebih rendah daripada lengkung PPC daripada yang dikimpal menggunakan elektrod E2 dari lengkung OCP (Jadual 5).Oleh itu, kawasan anod bermula pada potensi yang lebih rendah.Perubahan ini disebabkan terutamanya oleh penstabilan separa lapisan pempasifan yang terbentuk pada permukaan sampel dan polarisasi katodik yang berlaku sebelum penstabilan penuh OCP89 dicapai.Pada rajah.12a dan b menunjukkan imej pemprofil optik 3D bagi spesimen terhakis secara eksperimen di bawah pelbagai keadaan kimpalan.Ia boleh dilihat bahawa saiz kakisan pitting spesimen meningkat dengan potensi kakisan pitting yang lebih rendah yang dihasilkan oleh arus kimpalan tinggi 110 A (Rajah 12b), setanding dengan saiz kakisan pitting yang diperoleh untuk kimpalan dengan nisbah arus kimpalan yang lebih rendah iaitu 90 A. (Gamb. 12a ).Ini mengesahkan dakwaan Mohammed90 bahawa jalur gelincir terbentuk pada permukaan sampel untuk memusnahkan filem pempasifan permukaan dengan mendedahkan substrat kepada larutan NaCl 3.5% supaya klorida mula menyerang, menyebabkan bahan larut.
Analisis SEM-EDS dalam Jadual 4 menunjukkan bahawa nilai PREN setiap fasa austenit adalah lebih tinggi daripada nilai ferit dalam semua kimpalan dan BM.Permulaan pitting pada antara muka ferit/austenit mempercepatkan pemusnahan lapisan bahan pasif disebabkan oleh ketidakhomogenan dan pengasingan unsur yang berlaku di kawasan ini91.Tidak seperti fasa austenit, di mana nilai setara rintangan pitting (PRE) lebih tinggi, permulaan pitting dalam fasa ferit adalah disebabkan oleh nilai PRE yang lebih rendah (Jadual 4).Fasa austenit nampaknya mengandungi sejumlah besar penstabil austenit (keterlarutan nitrogen), yang memberikan kepekatan yang lebih tinggi bagi unsur ini dan, oleh itu, rintangan yang lebih tinggi terhadap pitting92.
Pada rajah.Rajah 13 menunjukkan lengkung suhu pitting kritikal untuk kimpalan E1, E2, dan C.Memandangkan ketumpatan arus meningkat kepada 100 µA/cm2 disebabkan oleh pitting semasa ujian ASTM, adalah jelas bahawa kimpalan @110A dengan E1 menunjukkan suhu kritikal pitting minimum 27.5°C diikuti dengan pematerian E2 @ 90A menunjukkan CPT sebanyak 40 °C, dan dalam kes C@110A, CPT tertinggi ialah 41°C.Keputusan yang diperhatikan adalah dalam persetujuan yang baik dengan keputusan ujian polarisasi yang diperhatikan.
Sifat mekanikal dan kelakuan kakisan kimpalan keluli tahan karat dupleks telah disiasat menggunakan elektrod E1 dan E2 baharu.Elektrod alkali (E1) dan elektrod berasid (E2) yang digunakan dalam proses SMAW telah berjaya disalut dengan komposisi fluks dengan nisbah liputan keseluruhan 1.7 mm dan indeks alkali 2.40 dan 0.40, masing-masing.Kestabilan terma fluks yang disediakan menggunakan TGA dalam medium lengai telah dinilai.Kehadiran kandungan TiO2 (%) yang tinggi dalam matriks fluks meningkatkan penyingkiran sanga kimpalan untuk elektrod yang disalut dengan fluks berasid (E2) berbanding elektrod yang disalut dengan fluks asas (E1).Walaupun dua elektrod bersalut (E1 dan E2) mempunyai keupayaan permulaan arka yang baik.Keadaan kimpalan, terutamanya input haba, arus dan kelajuan kimpalan, memainkan peranan penting dalam mencapai keseimbangan fasa austenit/ferrite bagi kimpalan DSS 2205 dan sifat mekanikal kimpalan yang sangat baik.Sambungan yang dikimpal dengan elektrod E1 menunjukkan sifat tegangan yang sangat baik (ricih 0.2% YS = 497 MPa dan UTS = 732 MPa), mengesahkan bahawa elektrod bersalut fluks asas mempunyai indeks keasaman yang tinggi berbanding elektrod bersalut fluks asid.Elektrod mempamerkan sifat mekanikal yang lebih baik dengan kealkalian yang rendah.Adalah jelas bahawa dalam sambungan dikimpal elektrod dengan salutan baru (E1 dan E2) tidak ada keseimbangan fasa ferit-austenit, yang didedahkan menggunakan analisis OES dan SEM-EDS bagi kimpalan dan dikira dengan pecahan isipadu dalam kimpalan itu.Metalografi mengesahkan kajian SEM mereka.struktur mikro.Ini disebabkan terutamanya oleh kekurangan unsur mengaloi seperti Cr dan Mo dan kemungkinan pelepasan Cr2N semasa kimpalan, yang disahkan oleh pengimbasan talian EDS.Ini disokong lagi oleh nilai kekerasan rendah yang diperhatikan dalam kimpalan dengan elektrod E1 dan E2 kerana bahagian unsur ferit dan pengaloian yang rendah dalam struktur keluli.Potensi Hakisan Bukti (Ecorr) bagi kimpalan menggunakan elektrod E1 terbukti kurang tahan terhadap kakisan larutan berbanding dengan kimpalan menggunakan elektrod E2.Ini mengesahkan keberkesanan elektrod yang baru dibangunkan dalam kimpalan yang diuji dalam persekitaran NaCl 3.5% tanpa komposisi aloi campuran fluks.Dapat disimpulkan bahawa rintangan kakisan dalam persekitaran marin simulasi meningkat dengan penurunan arus kimpalan.Oleh itu, pemendakan karbida dan nitrida dan penurunan seterusnya dalam rintangan kakisan sambungan dikimpal menggunakan elektrod E1 dan E2 dijelaskan oleh peningkatan arus kimpalan, yang membawa kepada ketidakseimbangan dalam keseimbangan fasa sambungan dikimpal daripada keluli dwiguna.
Atas permintaan, data untuk kajian ini akan disediakan oleh penulis masing-masing.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. dan Liimatainen J. Struktur mikro keluli tahan karat super dupleks yang dibentuk oleh serbuk metalurgi penekan isostatik panas dalam rawatan haba industri.logam.almamater.berkhayal.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. dan Kitagawa Y. Kawalan mikrostruktur dalam menyertai keluli tahan karat moden.Dalam Memproses Bahan Baharu untuk Tenaga Elektromagnet Lanjutan, 419–422 (2005).
Smook O. Struktur mikro dan sifat keluli tahan karat super dupleks metalurgi serbuk moden.Institut Teknologi Diraja (2004)
Lotto, TR dan Babalola, P. Kelakuan Kakisan Polarisasi dan Analisis Mikrostruktur bagi Komposit Matriks Aluminium dan Silikon Karbida AA1070 pada Kepekatan Asid Klorida.Jurutera persuasif.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. dan Ferro P. Proses kimpalan, perubahan mikrostruktur dan sifat akhir keluli tahan karat dupleks dan super dupleks.Keluli tahan karat dupleks 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. dan Karaaslan A. Pengaruh masa penyepuhlindapan dan kadar penyejukan ke atas proses pemendapan dalam keluli tahan kakisan dua fasa.logam.Sains.rawatan haba.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S dan Ravi K. Pembangunan keluli tahan karat dupleks tanpa lemak (LDSS) dengan sifat mekanikal dan kakisan yang sangat baik di makmal.Almamater lanjutan.tangki simpanan.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. dan Isgor OB Sifat metalurgi dan elektrokimia lapisan pelapisan keluli tahan karat super dupleks pada substrat keluli lembut yang diperoleh dengan pengaloian laser dalam lapisan serbuk.Sains.Rep. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. dan Kuroda, K. Usaha untuk menyelamatkan nikel dalam keluli tahan karat austenit.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. dan Gonome F. Pembangunan siri baharu keluli tahan karat dupleks tanpa lemak.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. Laporan Teknikal Keluli NIPPON No. 126 (2021).