321 paslanmaz çelik sarmal boru kimyasal bileşimi Yeni elektrotlu çift yönlü paslanmaz çelik kaynağın mekanik özellikleri ve korozyon davranışı

Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Sınırlı CSS desteğine sahip bir tarayıcı sürümü kullanıyorsunuz.En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Ayrıca sürekli desteği sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan gösteriyoruz.
Slayt başına üç makale gösteren kaydırıcılar.Slaytlar arasında ilerlemek için geri ve ileri düğmelerini veya her slaytta ilerlemek için sondaki slayt denetleyici düğmelerini kullanın.

Paslanmaz Çelik 321 Bobin Borusu Kimyasal Bileşimi

321 paslanmaz çelik bobin borularının kimyasal bileşimi aşağıdaki gibidir:
- Karbon: maksimum %0,08
- Manganez: maksimum %2,00
- Nikel: %9,00 dk.

Paslanmaz Çelik 321 Bobin Borusu Mekanik Özellikler

Paslanmaz Çelik 321 Bobin Boru Üreticisine göre, paslanmaz çelik 321 bobin borularının mekanik özellikleri aşağıda tablo halinde verilmiştir: Çekme Dayanımı (psi) Akma Dayanımı (psi) Uzama (%)

Paslanmaz Çelik 321 Bobin Borusunun Uygulamaları ve Kullanımları

Birçok mühendislik uygulamasında dubleks paslanmaz çelik (DSS) kaynaklı yapıların mekanik ve korozyon özellikleri en önemli faktörlerdir.Mevcut çalışma, akı numunelerine alaşım elementleri eklenmeden özel olarak tasarlanmış yeni bir elektrot kullanarak %3,5 NaCl'yi simüle eden bir ortamda dubleks paslanmaz çelik kaynakların mekanik özelliklerini ve korozyon direncini araştırdı.DSS levhaların kaynağı için E1 ve E2 elektrotlarında sırasıyla 2,40 ve 0,40 temel indeksli iki farklı tipte toz kullanıldı.Akı bileşimlerinin termal stabilitesi termogravimetrik analiz kullanılarak değerlendirildi.Kaynaklı bağlantıların mekanik ve korozyon özelliklerinin yanı sıra kimyasal bileşimi de çeşitli ASTM standartlarına uygun olarak emisyon spektroskopisi kullanılarak değerlendirildi.DSS kaynaklarında mevcut fazları belirlemek için X-ışını kırınımı kullanılır ve kaynakların mikro yapısını incelemek için EDS ile elektron taraması kullanılır.E1 elektrotları ile yapılan kaynaklı bağlantıların çekme mukavemeti 715-732 MPa, E2 elektrotları ile - 606-687 MPa arasındaydı.Kaynak akımı 90 A'den 110 A'ya çıkarıldı ve sertlik de artırıldı.Temel tozlarla kaplanmış E1 elektrotlu kaynaklı bağlantılar daha iyi mekanik özelliklere sahiptir.Çelik yapı %3,5 NaCl ortamında yüksek korozyon direncine sahiptir.Bu, yeni geliştirilen elektrotlarla yapılan kaynaklı bağlantıların çalışabilirliğini doğrulamaktadır.Sonuçlar, E1 ve E2 kaplı elektrotlarla yapılan kaynaklarda gözlemlenen Cr ve Mo gibi alaşım elementlerinin tükenmesi ve E1 ve E2 elektrotları kullanılarak yapılan kaynaklarda Cr2N'nin salınması açısından tartışılmıştır.
Tarihsel olarak, dubleks paslanmaz çeliğin (DSS) ilk resmi sözü, yalnızca belirli dökümler için kullanıldığı ve yüksek karbon içeriği nedeniyle çoğu teknik uygulamada kullanılmadığı 1927 yılına kadar uzanır1.Ancak daha sonra standart karbon içeriği maksimum %0,03 değerine düşürüldü ve bu çelikler çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı2,3.DSS, yaklaşık olarak eşit miktarda ferrit ve ostenit içeren bir alaşım ailesidir.Araştırmalar, DSS'deki ferritik fazın, 20. yüzyılda östenitik paslanmaz çelikler (ASS) için önemli bir sorun olan klorür kaynaklı gerilimli korozyon çatlamasına (SCC) karşı mükemmel koruma sağladığını göstermiştir.Öte yandan, bazı mühendislik ve diğer endüstrilerde4 depolama talebi yılda %20'ye varan oranda artıyor.İki fazlı östenitik-ferritik yapıya sahip bu yenilikçi çelik, uygun bileşim seçimi, fiziksel-kimyasal ve termomekanik rafinasyonla elde edilebilmektedir.Tek fazlı paslanmaz çelikle karşılaştırıldığında DSS, daha yüksek bir akma dayanımına ve SCC5, 6, 7, 8'e dayanma konusunda üstün bir yeteneğe sahiptir. Dubleks yapı, bu çeliklere asitler, asit klorürler, deniz suyu ve aşındırıcı kimyasallar9.Genel pazardaki nikel (Ni) alaşımlarının yıllık fiyat dalgalanmaları nedeniyle, DSS yapısı, özellikle de düşük nikel tipi (yalın DSS), yüzey merkezli kübik (FCC) demirle karşılaştırıldığında birçok olağanüstü başarı elde etmiştir10, 11. Ana ASE tasarımlarının sorunu, çeşitli zorlu koşullara maruz kalmalarıdır.Bu nedenle, çeşitli mühendislik departmanları ve şirketler, uygun kaynaklanabilirlik ile geleneksel ASS kadar veya ondan daha iyi performans gösteren ve deniz suyu ısı eşanjörleri ve kimya endüstrisi gibi endüstriyel uygulamalarda kullanılan alternatif düşük nikel (Ni) paslanmaz çelikleri teşvik etmeye çalışmaktadır.Yüksek konsantrasyonda klorür içeren ortamlar için kap 13.
Modern teknolojik ilerlemede kaynaklı üretim hayati bir rol oynamaktadır.Tipik olarak, DSS yapısal elemanları gaz korumalı ark kaynağı veya gaz korumalı ark kaynağı ile birleştirilir.Kaynak esas olarak kaynak için kullanılan elektrotun bileşiminden etkilenir.Kaynak elektrotları iki parçadan oluşur: metal ve akı.Çoğu zaman, elektrotlar, ayrıştığında gaz açığa çıkaran ve kaynağı kirlenmeden korumak için koruyucu bir cüruf oluşturan, arkın stabilitesini artıran ve kaynak kalitesini iyileştirmek için bir alaşım bileşeni ekleyen bir metal karışımı olan akı ile kaplanır14 .Dökme demir, alüminyum, paslanmaz çelik, yumuşak çelik, yüksek mukavemetli çelik, bakır, pirinç ve bronz kaynak elektrotu metallerinden bazılarıdır; selüloz, demir tozu ve hidrojen ise kullanılan flux malzemelerinden bazılarıdır.Bazen akı karışımına sodyum, titanyum ve potasyum da eklenir.
Bazı araştırmacılar elektrot konfigürasyonunun kaynaklı çelik yapıların mekanik ve korozyon bütünlüğü üzerindeki etkisini incelemeye çalışmışlardır.Singh ve ark.15 tozaltı ark kaynağı ile kaynak yapılan kaynakların uzama ve çekme mukavemeti üzerinde akı bileşiminin etkisini araştırmıştır.Sonuçlar, FeMn varlığına kıyasla CaF2 ve NiO'nun çekme dayanımının ana belirleyicileri olduğunu göstermektedir.Chirag ve ark.16 elektrot akı karışımındaki rutil (TiO2) konsantrasyonunu değiştirerek SMAW bileşiklerini araştırdılar.Karbon ve silisyum yüzdesinin ve migrasyonunun artmasına bağlı olarak mikrosertlik özelliklerinin arttığı tespit edildi.Kumar [17] çelik sacların tozaltı ark kaynağı için aglomere edilmiş tozların tasarımını ve geliştirilmesini inceledi.Nwigbo ve Atuanya18 ark kaynağı tozlarının üretimi için potasyum açısından zengin sodyum silikat bağlayıcıların kullanımını araştırdılar ve 430 MPa'lık yüksek çekme mukavemetine ve kabul edilebilir tane yapısına sahip kaynaklar buldular.Lothongkum ve diğerleri,19, ağırlıkça %3,5 konsantrasyonunda havayla doyurulmuş bir NaCl çözeltisi içindeki 28Cr–7Ni–O–0,34N dubleks paslanmaz çelikteki östenitin hacim fraksiyonunu incelemek için potansiyokinetik bir yöntem kullandı.pH koşulları altında.ve 27°C.Hem dubleks hem de mikro dubleks paslanmaz çelikler, nitrojenin korozyon davranışı üzerinde aynı etkisini gösterir.Azot, pH 7 ve 10'da korozyon potansiyelini veya hızını etkilemedi ancak pH 10'daki korozyon potansiyeli, pH 7'ye göre daha düşüktü. Öte yandan, incelenen tüm pH seviyelerinde, nitrojen içeriğinin artmasıyla potansiyel artmaya başladı. .Lacerda ve ark.20, döngüsel potansiyodinamik polarizasyon kullanarak %3,5 NaCl çözeltisinde UNS S31803 ve UNS S32304 çift yönlü paslanmaz çeliklerde çukurlaşmayı inceledi.Ağırlıkça %3,5'lik bir NaCl çözeltisinde, incelenen iki çelik plaka üzerinde çukurlaşma işaretleri bulundu.UNS S31803 çeliği, UNS S32304 çeliğinden daha yüksek bir korozyon potansiyeline (Ecorr), çukurlaşma potansiyeline (Epit) ve polarizasyon direncine (Rp) sahiptir.UNS S31803 çeliği, UNS S32304 çeliğinden daha yüksek bir pasifliğe sahiptir.Jiang ve arkadaşlarının bir çalışmasına göre.[21], dubleks paslanmaz çeliğin çift fazına (östenit ve ferrit fazı) karşılık gelen reaktivasyon zirvesi, ferrit bileşiminin %65'ine kadarını içerir ve ferrit reaktivasyon akım yoğunluğu, ısıl işlem süresinin artmasıyla artar.Östenitik ve ferritik fazların farklı elektrokimyasal potansiyellerde farklı elektrokimyasal reaksiyonlar gösterdiği iyi bilinmektedir21,22,23,24.Abdo ve ark.25, yapay deniz suyunda (%3,5 NaCl) lazer kaynaklı 2205 DSS alaşımının değişen asitlik ve alkalilik koşulları altında elektrokimyasal olarak indüklenen korozyonunu incelemek için polarizasyon spektroskopisi ve elektrokimyasal empedans spektroskopisinin potansiyodinamik ölçümlerini kullandı.Test edilen DSS numunelerinin açıkta kalan yüzeylerinde oyuklanma korozyonu gözlemlendi.Bu bulgulara dayanarak, çözünen ortamın pH'ı ile yük aktarımı sürecinde oluşan filmin direnci arasında çukurlaşma oluşumunu ve spesifikasyonunu doğrudan etkileyen orantılı bir ilişki olduğu tespit edilmiştir.Bu çalışmanın amacı, yeni geliştirilen bir kaynak elektrotu bileşiminin %3,5 NaCl ortamında kaynaklı DSS 2205'in mekanik ve aşınmaya dirençli bütünlüğünü nasıl etkilediğini anlamaktı.
Elektrot kaplama formülasyonlarında kullanılan akı mineralleri (içerikler), Nijerya, Kogi Eyaleti, Obajana Bölgesi'nden Kalsiyum Karbonat (CaCO3), Nijerya, Taraba Eyaleti'nden Kalsiyum Florür (CaF2), Silikon Dioksit (SiO2), Talk Tozu (Mg3Si4O10(OH) ) )2) ve rutil (TiO2) Jos, Nijerya'dan, kaolin (Al2(OH)4Si2O5) Kankara, Katsina Eyaleti, Nijerya'dan elde edildi.Bağlayıcı olarak potasyum silikat kullanılır, Hindistan'dan alınır.
Tablo 1'de gösterildiği gibi, bileşen oksitler bağımsız olarak dijital bir terazide tartıldı.Daha sonra homojen bir yarı katı macun elde etmek için Indian Steel and Wire Products Ltd.'den (ISWP) bir elektrikli karıştırıcıda (model: 641-048) bir potasyum silikat bağlayıcıyla (ağırlıkça %23) 30 dakika karıştırıldı.Islak karışık toz, briketleme makinesinden silindirik bir şekle preslenir ve 80 ila 100 kg/cm2 basınçla ekstrüzyon odasına, tel besleme odasından da 3,15 mm çaplı paslanmaz tel ekstrudere beslenir.Akı, bir meme/kalıp sistemi yoluyla beslenir ve elektrotları çıkarmak için ekstrüdere enjekte edilir.1,70 mm'lik bir kapsama faktörü elde edildi; burada kapsama faktörü, elektrot çapının iplik çapına oranı olarak tanımlanır.Daha sonra kaplanan elektrotlar 24 saat boyunca havada kurutuldu ve ardından kül fırınında (model PH-248-0571/5448) 150–250 °C\(-\) sıcaklıkta 2 saat süreyle kalsine edildi.Akışın alkalinitesini hesaplamak için denklemi kullanın.(1) 26;
E1 ve E2 bileşimlerinin akı numunelerinin termal stabilitesi, termogravimetrik analiz (TGA) kullanılarak belirlendi.Analiz için TGA'ya yaklaşık 25.33 mg'lik bir fluks numunesi yüklendi.Deneyler, 60 ml/dak'lık bir hızda sürekli bir N2 akışıyla elde edilen inert bir ortamda gerçekleştirildi.Numune, 10°C/dakikalık bir ısıtma hızında 30°C'den 1000°C'ye ısıtıldı.Wang ve ark.27, Xu ve ark.28 ve Dagwa ve ark.29 tarafından belirtilen yöntemlerin ardından, numunelerin belirli sıcaklıklarda termal ayrışması ve ağırlık kaybı TGA grafiklerinden değerlendirildi.
Lehimlemeye hazırlanmak için iki adet 300 x 60 x 6 mm DSS plakayı işleyin.V-oluğu 3 mm kök aralığı, 2 mm kök deliği ve 60° oluk açısı ile tasarlanmıştır.Plaka daha sonra olası kirletici maddeleri uzaklaştırmak için asetonla durulandı.Kaplamalı elektrotlar (E1 ve E2) ve 3,15 mm çapında bir referans elektrot (C) kullanarak doğru akım elektrot pozitif polaritesine (DCEP) sahip korumalı bir metal ark kaynağı (SMAW) kullanarak plakaları kaynaklayın.Mekanik test ve korozyon karakterizasyonu amacıyla kaynaklı çelik numunelerin işlenmesinde Elektrik Boşaltma İşleme (EDM) (Model: Excetek-V400) kullanıldı.Tablo 2, örnek kodu ve açıklamayı gösterir ve Tablo 3, DSS kartını kaynaklamak için kullanılan çeşitli kaynak çalışma parametrelerini gösterir.Denklem (2), karşılık gelen ısı girdisini hesaplamak için kullanılır.
110 ila 800 nm dalga boyuna sahip bir Bruker Q8 MAGELLAN optik emisyon spektrometresi (OES) ve SQL veritabanı yazılımı kullanılarak, E1, E2 ve C elektrotlarının kaynak bağlantılarının yanı sıra ana metal örneklerinin kimyasal bileşimi belirlendi.Elektrot ile test altındaki metal numunesi arasındaki boşluğu kullanır Kıvılcım şeklinde elektrik enerjisi üretir.Bileşenlerin bir numunesi buharlaştırılır ve püskürtülür, ardından atomik uyarım yapılır ve bu daha sonra belirli bir çizgi spektrumu yayar31.Numunenin niteliksel analizi için, fotoçoğaltıcı tüp, her bir element için özel bir spektrumun varlığının yanı sıra spektrumun yoğunluğunu da ölçer.Daha sonra eşdeğer çukurlaşma direnci numarasını (PREN) hesaplamak için denklemi kullanın.(3) Denklemlerden krom ve nikel eşdeğerlerini (Creq ve Nieq) hesaplamak için Oran 32 ve WRC 1992 durum diyagramı kullanılır.(4) ve (5) sırasıyla 33 ve 34'tür;
PREN'in yalnızca üç ana element olan Cr, Mo ve N'nin pozitif etkisini hesaba kattığını, nitrojen faktörünün x ise 16-30 aralığında olduğunu unutmayın.Tipik olarak x, 16, 20 veya 30 listesinden seçilir. Dubleks paslanmaz çelikler üzerinde yapılan araştırmalarda, PREN35,36 değerlerini hesaplamak için en yaygın olarak 20 ara değeri kullanılır.
Farklı elektrotlar kullanılarak yapılan kaynaklı bağlantılar, ASTM E8-21'e uygun olarak üniversal bir test makinesinde (Instron 8800 UTM) 0,5 mm/dakika gerinim hızında çekme testine tabi tutuldu.Çekme mukavemeti (UTS), %0,2 kesme akma mukavemeti (YS) ve uzama, ASTM E8-2137'ye göre hesaplandı.
DSS 2205 kaynakları, sertlik analizi öncesinde öncelikle farklı tane boyutları (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 ve 1200) kullanılarak taşlanmış ve parlatılmıştır.Kaynaklı numuneler E1, E2 ve C elektrotları ile yapılmıştır. Sertlik, kaynağın merkezinden ana metale kadar 1 mm aralıklarla on (10) noktada ölçülür.
Veri toplama için Bruker XRD Commander yazılımı ve 1,5406 Å dalga boyuna ve 3 tarama hızına karşılık gelen 8,04 keV enerjiye sahip Fe filtreli Cu-K-α radyasyonu ile yapılandırılmış X-ışını difraktometresi (D8 Discover, Bruker, Almanya) ° Tarama aralığı (2θ) min-1, DSS kaynaklarında mevcut E1, E2 ve C ve BM elektrotlarıyla faz analizi için 38 ila 103°'dir.Rietveld iyileştirme yöntemi, Lutterotti39 tarafından açıklanan MAUD yazılımını kullanarak kurucu aşamaları indekslemek için kullanıldı.ASTM E1245-03'e dayalı olarak, Image J40 yazılımı kullanılarak E1, E2 ve C elektrotlarının kaynak bağlantılarının mikroskobik görüntülerinin niceliksel metalografik analizi gerçekleştirildi.Ferrit-östenitik fazın hacim oranının hesaplanmasının sonuçları, ortalama değerleri ve sapmaları Tabloda verilmiştir.5. Şekil 2'deki örnek konfigürasyonda gösterildiği gibi.Şekil 6d'de, numunelerin morfolojisini incelemek için PM ve kaynaklı bağlantılarda E1 ve E2 elektrotları ile optik mikroskopi (OM) analizi yapıldı.Numuneler 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 ve 2000 grit silisyum karbür (SiC) zımpara kağıdı ile parlatıldı.Numuneler daha sonra oda sıcaklığında 5 V voltajda 10 saniye boyunca %10 sulu oksalik asit çözeltisi içerisinde elektrolitik olarak kazındı ve morfolojik karakterizasyon için bir LEICA DM 2500 M optik mikroskop üzerine yerleştirildi.Numunenin daha fazla parlatılması, SEM-BSE analizi için 2500 gritlik silikon karbür (SiC) kağıt kullanılarak gerçekleştirildi.Ek olarak, kaynaklı bağlantılar, bir EMF ile donatılmış ultra yüksek çözünürlüklü alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, ABD) kullanılarak mikro yapı açısından incelendi.20 x 10 x 6 mm'lik bir numune, boyutları 120 ila 2500 arasında değişen çeşitli SiC zımpara kağıtları kullanılarak taşlandı. Numuneler, 40 g NaOH ve 100 ml damıtılmış su içerisinde 5 V voltajda 15 saniye boyunca elektrolitik olarak kazındı ve ardından SEM odasında bulunan bir numune tutucuya monte edilerek oda nitrojenle temizlendikten sonra numunelerin analiz edilmesi sağlanır.Isıtılmış bir tungsten filamanı tarafından üretilen bir elektron ışını, çeşitli büyütmelerde görüntüler üretmek için numune üzerinde bir ızgara oluşturur ve EMF sonuçları, Roche ve arkadaşlarının yöntemleri kullanılarak elde edilmiştir.41 ve Mokobi 42 .
%3,5 NaCl ortamında E1, E2 ve C elektrotlarıyla kaynaklanmış DSS 2205 plakalarının bozunma potansiyelini değerlendirmek için ASTM G59-9743 ve ASTM G5-1444'e göre bir elektrokimyasal potansiyodinamik polarizasyon yöntemi kullanıldı.Elektrokimyasal testler, bilgisayar kontrollü Potentiostat-Galvanostat/ZRA aparatı (model: PC4/750, Gamry Instruments, ABD) kullanılarak yapıldı.Elektrokimyasal testler üç elektrotlu bir test düzeneğinde gerçekleştirildi: çalışma elektrotu olarak DSS 2205, referans elektrot olarak doymuş kalomel elektrot (SCE) ve karşı elektrot olarak grafit çubuk.Ölçümler, çözeltinin etki alanının çalışma elektrotunun alanı 0,78 cm2 olduğu bir elektrokimyasal hücre kullanılarak gerçekleştirildi.Ölçümler, önceden stabilize edilmiş bir OCP üzerinde (OCP'ye göre) 1,0 mV/s tarama hızında -1,0 V ila +1,6 V potansiyeller arasında yapıldı.
E1, E2 ve C elektrotlarıyla yapılan kaynakların çukurlaşma direncini değerlendirmek için %3,5 NaCl'de elektrokimyasal çukurlaşma kritik sıcaklık testleri yapıldı.PB'deki (pasif ve transpasif bölgeler arasında) ve E1, E2, Elektrot C ile kaynaklı numunelerdeki çukurlaşma potansiyelini net bir şekilde gösterir. Bu nedenle, kaynak sarf malzemelerinin çukurlaşma potansiyelini doğru bir şekilde belirlemek için CPT ölçümleri yapılır.CPT testi, çift yönlü paslanmaz çelik kaynak raporlarına45 ve ASTM G150-1846'ya uygun olarak gerçekleştirilmiştir.Kaynak yapılacak çeliklerin her birinden (S-110A, E1-110A, E2-90A), taban, kaynak ve HAZ bölgeleri dahil olmak üzere 1 cm2 alana sahip numuneler kesildi.Numuneler, standart metalografik numune hazırlama prosedürlerine uygun olarak zımpara kağıdı ve 1 µm'lik alümina tozu bulamacı kullanılarak cilalandı.Parlatma işleminin ardından numuneler asetonda 2 dakika süreyle ultrasonik olarak temizlendi.CPT test hücresine %3,5 NaCl test çözeltisi eklendi ve başlangıç ​​sıcaklığı bir termostat (Neslab RTE-111) kullanılarak 25°C'ye ayarlandı.25°C'lik başlangıç ​​test sıcaklığına ulaştıktan sonra 15 dakika boyunca Ar gazı üflendi, ardından numuneler hücreye yerleştirildi ve 15 dakika boyunca OCF ölçüldü.Numune daha sonra 25°C'lik bir başlangıç ​​sıcaklığında 0,3 V'luk bir voltaj uygulanarak polarize edildi ve akım 10 dakika45 boyunca ölçüldü.Çözeltiyi 1 °C/dk hızla 50 °C'ye ısıtmaya başlayın.Test çözeltisinin ısıtılması sırasında, sıcaklık sensörü, çözeltinin sıcaklığını sürekli olarak izlemek ve zaman ve sıcaklık verilerini depolamak için kullanılır ve potansiyostat/galvanostat, akımı ölçmek için kullanılır.Karşı elektrot olarak bir grafit elektrot kullanıldı ve tüm potansiyeller Ag/AgCl referans elektrotuna göre ölçüldü.Test boyunca argon temizliği yapıldı.
Şek.Şekil 1, sırasıyla alkalin (E1) ve asidik (E2) elektrotların üretiminde kullanılan F1 ve F2 akış bileşenlerinin bileşimini (ağırlıkça yüzde olarak) göstermektedir.Akı bazlık indeksi, kaynaklı bağlantıların mekanik ve metalurjik özelliklerini tahmin etmek için kullanılır.F1, E1 elektrotlarını kaplamak için kullanılan akı bileşenidir ve temel indeksi > 1,2 (yani 2,40) olduğundan alkali akı olarak adlandırılır ve F2, bazik yapısından dolayı asit akısı olarak adlandırılan E2 elektrotlarını kaplamak için kullanılan akıdır. indeks < 0,9 (yani 2,40).0.40).Çoğu durumda bazik akışlarla kaplanmış elektrotların, asidik akışlarla kaplanmış elektrotlara göre daha iyi mekanik özelliklere sahip olduğu açıktır.Bu özellik, E1 elektrodu için akı bileşim sistemindeki bazik oksidin baskınlığının bir fonksiyonudur.Aksine, E2 elektrotlarıyla kaynak yapılan bağlantılarda gözlenen cüruf giderme (ayrılabilirlik) ve düşük sıçrama, yüksek rutil içeriğine sahip asidik akı kaplamalı elektrotların karakteristik özelliğidir.Bu gözlem Gill47'nin rutil içeriğinin cürufun ayrılabilirliği üzerindeki etkisinin ve asit akı kaplı elektrotların düşük sıçramasının cürufun hızlı donmasına katkıda bulunduğuna dair bulgularıyla tutarlıdır.E1 ve E2 elektrotlarını kaplamak için kullanılan akı sistemindeki kaolin, yağlayıcı olarak kullanıldı ve talk tozu, elektrotların ekstrüde edilebilirliğini geliştirdi.Flux sistemlerindeki potasyum silikat bağlayıcılar daha iyi ark tutuşmasına ve performans stabilitesine katkıda bulunur ve yapışkanlık özelliklerine ek olarak kaynaklı ürünlerde cüruf ayrımını iyileştirir.CaCO3, akışta net bir kırıcı (cüruf kırıcı) olduğundan ve CaO ve yaklaşık %44 CO2'ye termal ayrışma nedeniyle kaynak sırasında çok fazla duman üretme eğiliminde olduğundan, TiO2 (net oluşturucu / cüruf oluşturucu olarak) miktarın azaltılmasına yardımcı olur. kaynak sırasında duman.kaynak yapılmasını sağlar ve böylece Jing ve diğerleri48 tarafından önerildiği gibi cürufun ayrılabilirliğini artırır.Flor Akısı (CaF2), lehim temizliğini artıran, kimyasal olarak agresif bir fluxtur.Jastrzębska ve ark.49, bu akı bileşiminin florür bileşiminin kaynak temizlik özellikleri üzerindeki etkisini bildirmiştir.Tipik olarak ark stabilitesini geliştirmek, alaşım elementleri eklemek, cüruf oluşturmak, üretkenliği artırmak ve kaynak havuzunun (50) kalitesini iyileştirmek için kaynak alanına akı eklenir.
Şekil 2'de gösterilen TGA-DTG eğrileri.Şekil 2a ve 2b, nitrojen atmosferinde 30–1000°C sıcaklık aralığında ısıtıldığında üç aşamalı ağırlık kaybını göstermektedir.Şekil 2a ve b'deki sonuçlar, bazik ve asidik akı numuneleri için TGA eğrisinin, sırasıyla 866,49°C ve 849,10°C civarında sıcaklık eksenine paralel hale gelinceye kadar düz bir şekilde düştüğünü göstermektedir.Şekil 2a ve 2b'deki TGA eğrilerinin başlangıcındaki %1,30 ve %0,81'lik ağırlık kaybı, akı bileşenleri tarafından emilen nemin yanı sıra yüzey neminin buharlaşması ve dehidrasyonundan kaynaklanmaktadır.Şekil 2'deki ikinci ve üçüncü aşamalardaki ana akı örneklerinin ana ayrışmaları.2a, 619,45°C–766,36°C ve 766,36°C–866,49°C sıcaklık aralıklarında meydana geldi ve ağırlık kaybı yüzdesi %2,84 ve %9,48 idi., sırasıyla.Şekil 7b'deki 665,23°C–745,37°C ve 745,37°C–849,10°C sıcaklık aralıklarındaki asidik akı numuneleri için ağırlık kaybı yüzdesi sırasıyla %0,81 ve %6,73 idi. termal ayrışma.Flux bileşenleri inorganik olduğundan uçucular flux karışımıyla sınırlıdır.Bu nedenle indirgeme ve oksidasyon korkunçtur.Bu durum Balogun ve ark.51, Kamli ve ark.52 ve Adeleke ve ark.53'ün sonuçlarıyla tutarlıdır.Şekil 2'de gözlemlenen akı numunesinin kütle kaybının toplamı.2a ve 2b sırasıyla %13,26 ve %8,43'tür.Şekil 2'deki akı numunelerinde daha az kütle kaybı.Şekil 2b, akı karışımını54,55 oluşturan ana oksitler olan TiO2 ve SiO2'nin (sırasıyla 1843 ve 1710°C) yüksek erime noktalarından kaynaklanırken, TiO2 ve SiO2'nin erime noktaları daha düşüktür.erime noktası Birincil oksit: Şekil 2'deki eritken örneğinde CaCO3 (825 °C).2a56.Akı karışımlarındaki birincil oksitlerin erime noktasındaki bu değişiklikler Shi ve diğerleri54, Ringdalen ve diğerleri55 ve Du ve diğerleri56 tarafından iyi bir şekilde rapor edilmiştir.Şekil 2a ve 2b'deki sürekli ağırlık kaybı gözlemlendiğinde, E1 ve E2 elektrot kaplamalarında kullanılan akı örneklerinin Brown57 tarafından önerildiği gibi tek aşamalı ayrışmaya uğradığı sonucuna varılabilir.Prosesin sıcaklık aralığı şekil 2'deki türev eğrilerinden (%ağırlıkça) görülebilir.2a ve b.TGA eğrisi, akı sisteminin faz değişimine ve kristalleşmeye uğradığı spesifik sıcaklığı doğru bir şekilde tanımlayamadığı için, TGA türevi, akı sistemini hazırlamak için her olgunun (faz değişimi) kesin sıcaklık değerini endotermik bir tepe noktası olarak belirlemek için kullanılır.
(a) E1 elektrot kaplaması için alkali akının ve (b) E2 elektrot kaplaması için asidik akının termal ayrışmasını gösteren TGA-DTG eğrileri.
Tablo 4'te DSS 2205 ana metalin ve E1, E2 ve C elektrotları kullanılarak yapılan kaynakların spektrofotometrik analizi ve SEM-EDS analizi sonuçları gösterilmektedir.E1 ve E2, krom (Cr) içeriğinin keskin bir şekilde %18,94 ve %17,04'e düştüğünü ve molibden (Mo) içeriğinin sırasıyla %0,06 ve %0,08 olduğunu gösterdi.E1 ve E2 elektrotlu kaynakların değerleri daha düşüktür.Bu, SEM-EDS analizinden ferritik-östenitik faz için hesaplanan PREN değeriyle biraz uyumludur.Bu nedenle, temel olarak Tablo 4'te açıklandığı gibi çukurlaşmanın düşük PREN değerlerine sahip aşamada (E1 ve E2'den gelen kaynaklar) başladığı görülebilir. Bu, kaynaktaki alaşımın tükendiğinin ve olası çökelmesinin göstergesidir.Daha sonra E1 ve E2 elektrotları kullanılarak üretilen kaynaklarda Cr ve Mo alaşım elementlerinin içeriğindeki azalma ve bunların düşük çukurlaşma eşdeğer değerleri (PREN) Tablo 4'te gösterilmektedir, bu da özellikle agresif ortamlarda direncin sürdürülmesinde sorun oluşturmaktadır. Klorür ortamlarında.-içeren ortam.%11,14'lük nispeten yüksek nikel (Ni) içeriği ve E1 ve E2 elektrotlarının kaynaklı bağlantılarındaki izin verilen manganez içeriği sınırı, deniz suyunu simüle eden koşullarda kullanılan kaynakların mekanik özellikleri üzerinde olumlu bir etkiye sahip olabilir (Şekil 3). ).Yuan ve Oy58 ile Jing ve ark.48'in yüksek nikel ve manganez bileşimlerinin ağır çalışma koşulları altında DSS kaynaklı yapıların mekanik özelliklerini iyileştirme üzerindeki etkisi üzerine çalışmaları kullanılarak yapılmıştır.
(a) UTS ve %0,2 sarkma YS ve (b) düzgün ve tam uzama ve bunların standart sapmaları için çekme testi sonuçları.
Geliştirilen elektrotlardan (E1 ve E2) ve piyasada satılan elektrottan (C) yapılan temel malzemenin (BM) ve kaynaklı bağlantıların mukavemet özellikleri, 90 A ve 110 A olmak üzere iki farklı kaynak akımında değerlendirilmiştir. 3(a) ve (b) UTS, YS'yi %0,2 kayma ile uzama ve standart sapma verileriyle birlikte gösterir.Şekil 2'den elde edilen UTS ve YS sonuçları %0,2'dir.Şekil 3a, 1 numaralı numune için optimal değerleri göstermektedir.1 (BM), numune no.3 (kaynak E1), numune no.5 (kaynak E2) ve numune no.Şekil 6 (C'li kaynaklar) sırasıyla 878 ve 616 MPa, 732 ve 497 MPa, 687 ve 461 MPa ve 769 ve 549 MPa'dır ve bunların standart sapmaları.Şek.110 A), Grocki32 tarafından önerilen çekme testinde 450 MPa'yı ve çekme testinde 620 MPa'yı aşan önerilen minimum çekme özelliklerine sahip, sırasıyla 1, 2, 3, 6 ve 7 numaralı numunelerdir.2, No. 3, No. 4, No. 5, No. 6 ve No. 7 numuneleriyle temsil edilen E1, E2 ve C elektrotlu kaynak numunelerinin 90 A ve 110 A kaynak akımlarında uzaması, sırasıyla esneklik ve dürüstlüğü yansıtır.baz metallerle ilişkisi.Daha düşük uzama, olası kaynak kusurları veya elektrot akısının bileşimi ile açıklandı (Şekil 3b).BM dubleks paslanmaz çelik ve E1, E2 ve C elektrotlu kaynaklı bağlantıların genel olarak nispeten yüksek nikel içeriği nedeniyle önemli ölçüde daha yüksek çekme özelliklerine sahip olduğu sonucuna varılabilir (Tablo 4), ancak bu özellik kaynaklı bağlantılarda gözlenmiştir.Akının asidik bileşiminden daha az etkili E2 elde edilir.Gunn59, nikel alaşımlarının kaynaklı bağlantıların mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi ve faz dengesi ile element dağılımının kontrol edilmesi üzerindeki etkisini gösterdi.Bu, Bang ve arkadaşlarının60 önerdiği gibi, bazik akı bileşimlerinden yapılan elektrotların, asidik akı karışımlarından yapılan elektrotlardan daha iyi mekanik özelliklere sahip olduğu gerçeğini bir kez daha doğrulamaktadır.Böylece, iyi çekme özelliklerine sahip yeni kaplanmış elektrotun (E1) kaynaklı bağlantısının özellikleri hakkında mevcut bilgilere önemli bir katkı sağlanmıştır.
Şek.Şekil 4a ve 4b, E1, E2 ve C elektrotlarının kaynaklı bağlantılarının deneysel numunelerinin Vickers mikrosertlik özelliklerini göstermektedir. 4a, numunenin bir yönünden (WZ'den BM'ye) elde edilen sertlik sonuçlarını göstermektedir ve Şekil 4'te, Şekil 4a, E1, E2 ve C elektrotlarının kaynaklı bağlantılarının deneysel numunelerinin Vickers mikrosertlik özelliklerini göstermektedir.Şekil 4b, numunenin her iki tarafında elde edilen sertlik sonuçlarını göstermektedir.E1 ve E2 elektrotları ile kaynaklı birleştirmeler olan 2, 3, 4 ve 5 numaralı numunelerin kaynağı sırasında elde edilen sertlik değerleri, kaynak çevrimlerinde katılaşma sırasındaki kaba taneli yapıdan kaynaklanabilir.2-7 numaralı tüm numunelerin hem iri taneli HAZ'ında hem de ince taneli ITAB'ında sertlikte keskin bir artış gözlendi (Tablo 2'deki örnek kodlara bakın), bu durum, mikroyapıdaki olası bir değişiklikle açıklanabilir. Krom-kaynak örnekleri sonucunda kaynak emisyonları (Cr23C6) açısından zengindir.Diğer kaynak numuneleri 2, 3, 4 ve 5 ile karşılaştırıldığında Şekil 6 ve 7'deki 6 ve 7 numaralı numunelerin kaynaklı birleşimlerinin sertlik değerleri karşılaştırıldığında;Yukarıdaki 4a ve 4b (Tablo 2).Mohammed ve ark.61 ile Nowacki ve Lukoje62'ye göre bu, yüksek ferrit δ değeri ve kaynakta indüklenen artık gerilimlerin yanı sıra kaynakta Mo ve Cr gibi alaşım elementlerinin tükenmesinden kaynaklanabilir.BM alanında dikkate alınan tüm deneysel numunelerin sertlik değerleri tutarlı görünmektedir.Kaynaklı numunelerin sertlik analizi sonuçlarındaki eğilim, diğer araştırmacıların sonuçlarıyla tutarlıdır61,63,64.
DSS numunelerinin kaynaklı birleşimlerinin sertlik değerleri (a) kaynaklı numunelerin yarım kesiti ve (b) kaynaklı birleşimlerin tam kesiti.
E1, E2 ve C elektrotlu kaynaklı DSS 2205'te mevcut olan çeşitli fazlar elde edilmiş ve kırınım açısı 2\(\theta\) için XRD spektrumları Şekil 5'te gösterilmiştir. Ostenit zirveleri (\(\gamma\) ) ve ferrit (\(\alpha\)) fazlar 43° ve 44° kırınım açılarında tanımlandı, bu da kaynak bileşiminin iki fazlı 65 paslanmaz çelik olduğunu kesin olarak doğruladı.DSS BM'nin yalnızca östenitik (\(\gamma\)) ve ferritik (\(\alpha\)) fazlar gösterdiği, Şekil 1 ve 2. 6c, 7c ve 9c'de sunulan mikroyapısal sonuçları doğruladığı.DSS BM ile gözlemlenen ferritik (\(\alfa\)) faz ve elektrot C'ye kaynaktaki yüksek tepe, korozyon direncinin göstergesidir, çünkü bu faz, Davison ve Redmond66'nın da belirttiği gibi, çeliğin korozyon direncini arttırmayı amaçlamaktadır. belirtildiği gibi, Cr ve Mo gibi ferrit stabilize edici elemanların varlığı, klorür içeren ortamlarda malzemenin pasif filmini etkili bir şekilde stabilize eder.Tablo 5, niceliksel metalografi ile ferrit-östenitik fazı göstermektedir.Elektrot C'nin kaynaklı bağlantılarındaki ferrit-östenitik fazın hacim oranının oranı yaklaşık olarak elde edilir (≈1:1).Hacim fraksiyonu sonuçlarında (Tablo 5) E1 ve E2 elektrotları kullanılan kaynakların düşük ferrit (\(\alpha\)) faz bileşimi, elektrokimyasal analizle doğrulanan, aşındırıcı bir ortama karşı olası bir duyarlılığı gösterir.ferrit fazı yüksek mukavemet ve klorür kaynaklı stresli korozyon çatlamasına karşı koruma sağladığından doğrulanmıştır (Şekil 10a,b)).Bu, şekil 2'deki E1 ve E2 elektrotlarının kaynaklarında gözlemlenen düşük sertlik değerleri ile de doğrulanmaktadır.4a,b, çelik yapıdaki ferrit oranının düşük olmasından kaynaklanmaktadır (Tablo 5).E2 elektrotları kullanılarak yapılan kaynaklı bağlantılarda dengesiz östenitik (\(\gamma\)) ve ferritik (\(\alfa\)) fazların varlığı, çeliğin tekdüze korozyon saldırısına karşı gerçek hassasiyetini gösterir.Aksine, E1 ve C elektrotlu kaynaklı bağlantıların iki fazlı çeliklerinin XPA spektrumları BM sonuçlarıyla birlikte genellikle ostenitik ve ferritik stabilizasyon elemanlarının varlığını gösterir, bu da malzemeyi inşaat ve petrokimya endüstrisinde faydalı kılar. , çünkü Jimenez ve ark.65'in iddia ettiği gibi;Davidson ve Redmond66;Shamant ve diğerleri67.
Farklı kaynak geometrilerine sahip E1 elektrotlarının kaynaklı bağlantılarının optik mikrografları: (a) Füzyon hattını gösteren HAZ, (b) Füzyon hattını daha yüksek büyütmede gösteren HAZ, (c) ferritik-östenitik faz için BM, (d) kaynak geometrisi , ( e) Yakındaki geçiş bölgesini gösterir, (f) ITAB daha yüksek büyütmede ferritik-östenitik fazı gösterir, (g) Kaynak bölgesi ferritik-östenitik fazı gösterir Çekme fazı.
Çeşitli kaynak geometrilerinde E2 elektrot kaynaklarının optik mikrografları: (a) Füzyon hattını gösteren HAZ, (b) Füzyon hattını daha yüksek büyütmede gösteren HAZ, (c) Ferritik-östenitik kütle fazı için BM, (d) kaynak geometrisi, (e) ) civardaki geçiş bölgesini gösterir, (f) ferritik-östenitik fazı daha yüksek büyütmede gösteren HAZ, (g) ferritik-östenitik fazı gösteren kaynak bölgesi.
Şekil 6a-c ve örneğin, çeşitli kaynak geometrilerinde bir E1 elektrotu kullanılarak kaynak yapılan DSS bağlantılarının metalografik yapısını gösterir (Şekil 6d), optik mikrografların farklı büyütmelerde nerede alındığını gösterir.Şek.6a, b, f - ferrit-östenitin faz dengesi yapısını gösteren kaynaklı bağlantıların geçiş bölgeleri.Şekil 7a-c ve örneğin, farklı büyütmelerde OM analiz noktalarını temsil eden, çeşitli kaynak geometrilerinde (Şekil 7d) bir E2 elektrotu kullanılarak kaynak yapılan bir DSS bağlantısının OM'sini de gösterir.Şek.Şekil 7a,b,f, ferritik-östenitik dengede kaynaklı bir bağlantının geçiş bölgesini göstermektedir.Kaynak bölgesindeki (WZ) OM, Şek.1 ve Şek.2. Sırasıyla E1 ve E2 6g ve 7g elektrotları için kaynaklar.BM'deki OM, Şekil 1 ve 2'de gösterilmektedir.Şekil 6c, e ve 7c, e, sırasıyla E1 ve E2 elektrotları ile kaynaklı bağlantıların durumunu göstermektedir.Açık alan ostenit fazı, koyu siyah alan ise ferrit fazıdır.Füzyon hattı yakınındaki ısıdan etkilenen bölgedeki (HAZ) faz dengesi, Şekiller 1 ve 2'deki SEM-BSE mikrograflarında gösterildiği gibi Cr2N çökeltilerinin oluşumunu gösterdi.8a,b ve şekil 2'de onaylanmıştır.9a,b.Şekil 2'deki numunelerin ferrit fazında Cr2N'nin varlığı gözlemlenmiştir.Şekil 8a,b'de gösterilen ve SEM-EMF nokta analizi ve kaynaklı parçaların EMF çizgi diyagramları (Şekil 9a-b) ile onaylanan bu durum, kaynak ısı sıcaklığının daha yüksek olmasından kaynaklanmaktadır.Kaynaktaki yüksek sıcaklık nitrojenin difüzyon katsayısını arttırdığından sirkülasyon krom ve nitrojenin girişini hızlandırır.Bu sonuçlar Ramirez ve ark.68 ve Herenyu ve ark.69 tarafından nitrojen içeriğine bakılmaksızın Cr2N'nin genellikle ferrit taneleri, tane sınırları ve α/\(\gamma\) sınırlarında biriktiğini gösteren çalışmaları desteklemektedir. diğer araştırmacılar.70.71.
(a) E2 ile kaynaklı bir bağlantının nokta SEM-EMF analizi (1, 2 ve 3);
Temsili numunelerin yüzey morfolojisi ve bunlara karşılık gelen EMF'ler Şekil 2'de gösterilmektedir.10a-c.Şek.Şekil 10a ve 10b, kaynak bölgesinde sırasıyla E1 ve E2 elektrotları kullanılarak yapılan kaynaklı bağlantıların SEM mikrograflarını ve bunların EMF spektrumlarını göstermektedir;Şekil 10c, herhangi bir çökelti olmadan ostenit (\(\gamma\)) ve ferrit (\(\alpha\)) fazları içeren OM'nin SEM mikrograflarını ve EMF spektrumlarını gösterir.Şekil 10a'daki EDS spektrumunda gösterildiği gibi, ağırlıkça %6,25 Ni ile karşılaştırıldığında Cr (ağırlıkça %21,69) ve Mo (ağırlıkça %2,65) yüzdesi, ferrit-östenitik fazın karşılık gelen dengesi hakkında bir fikir verir.Elektrot E2'nin kaynaklı bağlantısının mikro yapısındaki yüksek nikel içeriğine (ağırlıkça %10,08) kıyasla krom (ağırlıkça %15,97) ve molibden (ağırlıkça %1,06) içeriğinde yüksek azalmaya sahip mikro yapı, şekilde gösterilmiştir incir.1. Karşılaştırın.EMF spektrumu 10b.Şekil 2'de gösterilen WZ'de görülen daha ince taneli östenitik yapıya sahip iğnemsi şekil.Şekil 10b, kaynaktaki ferritleştirici elementlerin (Cr ve Mo) olası tükenmesini ve ostenitik faz olan krom nitrürün (Cr2N) çökelmesini doğrulamaktadır.DSS kaynaklı bağlantıların östenitik (\(\gamma\)) ve ferritik (\(\alpha\)) fazlarının sınırları boyunca yağış parçacıklarının dağılımı bu ifadeyi doğrulamaktadır72,73,74.Bu aynı zamanda zayıf korozyon performansına da neden olur, çünkü Cr, Şekil 10b'de gösterildiği gibi çeliğin59,75 yerel korozyon direncini geliştiren pasif bir film oluşturmak için ana element olarak kabul edilir.Şekil 10c'deki SEM mikrografındaki BM'nin, EDS spektrum sonuçları Cr (ağırlıkça %23,32), Mo (ağırlıkça %3,33) ve Ni (ağırlıkça %6,32) gösterdiği için güçlü tane incelmesi gösterdiği görülebilir.%) iyi kimyasal özellikler.%) DSS76 yapısının ferrit-östenitik fazının denge mikro yapısını kontrol etmek için önemli bir alaşım elementi olarak.E1 elektrodunun kaynaklı bağlantılarının bileşimsel EMF spektroskopik analizinin sonuçları, mikro yapıdaki östenit oluşturucular ve ferrit stabilizatörlerinin kaynaklı bağlantılar için DSS AISI 220541.72 standardına uygun olması nedeniyle inşaatlarda ve hafif agresif ortamlarda kullanımını haklı çıkarmaktadır, 77.
Kaynaklı bağlantıların SEM mikrografları; burada (a) kaynak bölgesinin E1 elektrodu bir EMF spektrumuna sahiptir, (b) kaynak bölgesinin E2 elektrodu bir EMF spektrumuna sahiptir, (c) OM bir EMF spektrumuna sahiptir.
Uygulamada, DSS kaynaklarının tamamen ferritik (F-modu) modda katılaştığı, östenit çekirdeklerinin ferritik solvus sıcaklığının altında çekirdeklendiği, esas olarak krom/nikel eşdeğer oranına (Creq/Nieq) bağlı olduğu gözlemlenmiştir (> 1.95, F modunu oluşturur) Bazı araştırmacılar, ferrit fazında ferrit oluşturucu elementler olarak Cr ve Mo'nun güçlü yayılma kabiliyeti nedeniyle çeliğin bu etkisini fark etmişlerdir8078,79.DSS 2205 BM'nin yüksek miktarda Cr ve Mo içerdiği (daha yüksek Creq gösterir), ancak E1, E2 ve C elektrotlu kaynağa göre daha düşük Ni içeriğine sahip olduğu açıktır, bu da daha yüksek Creq/Nieq oranına katkıda bulunur.Bu durum, Tablo 4'te gösterildiği gibi, DSS 2205 BM için Creq/Nieq oranının 1,95'in üzerinde belirlendiği mevcut çalışmada da açıkça görülmektedir.E1, E2 ve C elektrotlu kaynakların, toplu modun (FA modu) daha yüksek içeriği nedeniyle sırasıyla östenitik-ferritik modda (AF modu), östenitik modda (A modu) ve ferritik-östenitik modda sertleştiği görülebilir. .), Tablo 4'te gösterildiği gibi, kaynaktaki Ni, Cr ve Mo içeriği daha azdır, bu da Creq/Nieq oranının BM'den daha düşük olduğunu gösterir.E2 elektrot kaynaklarındaki birincil ferrit vermiküler ferrit morfolojisine sahipti ve belirlenen Creq/Nieq oranı Tablo 4'te açıklandığı gibi 1,20 idi.
Şek.Şekil 11a, %3,5 NaCl çözeltisi içindeki bir AISI DSS 2205 çelik yapı için Açık Devre Potansiyelinin (OCP) zamana karşı değişimini göstermektedir.ORP eğrisinin daha pozitif bir potansiyele doğru kaydığı, metal numunesinin yüzeyinde pasif bir filmin göründüğünü, potansiyeldeki bir düşüşün genel korozyonu ve zaman içinde neredeyse sabit bir potansiyelin oluşumunu gösterdiğini görebilirsiniz. zamanla pasif film., Numunenin yüzeyi stabildir ve Yapışkan 77'ye sahiptir. Eğriler, numune 7 (C-elektrodu ile kaynak bağlantısı) hariç, %3,5 NaCl çözeltisi içeren bir elektrolit içindeki tüm numuneler için stabil koşullar altında deneysel substratları gösterir. bu da çok az istikrarsızlık gösteriyor.Bu kararsızlık, çözeltide korozyon reaksiyonunu büyük ölçüde hızlandırabilen ve dolayısıyla korozyon derecesini arttırabilen klorür iyonlarının (Cl-) varlığıyla karşılaştırılabilir.Uygulanan potansiyel olmadan OCP taraması sırasında yapılan gözlemler, reaksiyondaki Cl'nin agresif ortamlarda numunelerin direncini ve termodinamik stabilitesini etkileyebileceğini gösterdi.Ma ve ark.81 ve Lotho ve ark.Şekil 5, Cl-'nin substratlar üzerindeki pasif filmlerin bozunmasını hızlandırmada rol oynadığı ve dolayısıyla daha fazla aşınmaya katkıda bulunduğu iddiasını doğruladı.
Çalışılan örneklerin elektrokimyasal analizi: (a) zamana bağlı olarak RSD'nin gelişimi ve (b) %3,5 NaCl çözeltisi içindeki örneklerin potansiyodinamik polarizasyonu.
Şek.Şekil 11b, %3,5 NaCl çözeltisinin etkisi altında E1, E2 ve C elektrotlarının kaynaklı bağlantılarının potansiyodinamik polarizasyon eğrilerinin (PPC) karşılaştırmalı bir analizini sunar.PPC ve %3,5 NaCl çözeltisindeki kaynaklı BM numuneleri pasif davranış gösterdi.Tablo 5, Ecorr (korozyon potansiyeli) ve Epit (çukurlaşma korozyon potansiyeli) gibi PPC eğrilerinden elde edilen numunelerin elektrokimyasal analiz parametrelerini ve bunlarla ilişkili sapmaları gösterir.E1 ve E2 elektrotlarıyla kaynaklanmış diğer 2 ve No. 5 numunelerle karşılaştırıldığında, 1 ve 7 numaralı numuneler (BM ve C elektrotlu kaynaklı bağlantılar), NaCl çözeltisinde oyuklanma korozyonu açısından yüksek bir potansiyel gösterdi (Şekil 11b). ).Birincisinin ikincisine kıyasla daha yüksek pasifleştirme özellikleri, çeliğin mikroyapısal bileşiminin (östenitik ve ferritik fazlar) ve alaşım elementlerinin konsantrasyonunun dengesinden kaynaklanmaktadır.Mikroyapıda ferrit ve ostenitik fazların varlığı nedeniyle Resendea ve ark.82 saldırgan medyadaki DSS'nin pasif davranışını destekledi.E1 ve E2 elektrotları ile kaynak yapılan numunelerin düşük performansı, kaynak bölgesinde (WZ) Cr ve Mo gibi ana alaşım elementlerinin tükenmesi ile ilişkilendirilebilir, çünkü ferrit fazını (Cr ve Mo) stabilize ederler, pasifleştiriciler Oksitlenmiş çeliklerin östenitik fazındaki alaşımlar.Bu elemanların oyuklanma direnci üzerindeki etkisi ostenitik fazda ferritik faza göre daha fazladır.Bu nedenle ferritik faz, polarizasyon eğrisinin ilk pasifleştirme bölgesiyle ilişkili östenitik fazdan daha hızlı pasivasyona uğrar.Bu elemanlar, ostenitik fazda ferritik faza kıyasla daha yüksek çukurlaşma direnci nedeniyle DSS çukurlaşma direnci üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.Bu nedenle ferrit fazının hızlı pasivasyonu ostenit fazına göre %81 daha yüksektir.Cl- çözeltisinin çelik filmin pasifleştirme yeteneği üzerinde güçlü bir olumsuz etkisi olmasına rağmen83.Sonuç olarak, numunenin pasifleştirici filminin stabilitesi büyük ölçüde azalacaktır84.Tablodan.Şekil 6 ayrıca E1 elektrotlu kaynaklı bağlantıların korozyon potansiyelinin (Ecorr), E2 elektrotlu kaynaklı bağlantılara kıyasla çözelti içinde biraz daha az kararlı olduğunu göstermektedir.Bu aynı zamanda şekil 2'de E1 ve E2 elektrotları kullanılarak yapılan kaynakların sertliğinin düşük değerleri ile de doğrulanır.4a,b, çelik yapıdaki düşük ferrit içeriği (Tablo 5) ve düşük krom ve molibden içeriğinden (Tablo 4) kaynaklanmaktadır.Simüle edilmiş deniz ortamındaki çeliklerin korozyon direncinin kaynak akımının azalmasıyla arttığı, düşük Cr ve Mo içeriği ve düşük ferrit içeriğiyle azaldığı sonucuna varılabilir.Bu ifade, Salim ve arkadaşlarının85 kaynak akımı gibi kaynak parametrelerinin kaynaklı çeliklerin korozyon bütünlüğü üzerindeki etkisi üzerine yaptığı çalışmayla tutarlıdır.Klorür çeliğe kılcal emme ve difüzyon gibi çeşitli yollarla nüfuz ettiğinden, eşit olmayan şekil ve derinlikte çukurlar (çukur korozyonu) oluşur.Mekanizma, çevreleyen (OH-) grupların basitçe çelik yüzeye çekildiği, pasif filmi stabilize ettiği ve çelik yüzeye ek koruma sağladığı yüksek pH'lı çözeltilerde önemli ölçüde farklıdır25,86.1 ve 7 numaralı numunelerin en iyi korozyon direnci esas olarak çelik yapıda büyük miktarda δ-ferrit (Tablo 5) ve büyük miktarda Cr ve Mo (Tablo 4) bulunmasından kaynaklanmaktadır. Çukurlaşma korozyonu seviyesi esas olarak DSS yöntemiyle kaynaklanmış çelikte, parçaların östenitik faz yapısında mevcuttur.Dolayısıyla alaşımın kimyasal bileşimi kaynaklı bağlantının korozyon performansında belirleyici bir rol oynar87,88.Ayrıca bu çalışmada E1 ve C elektrotları kullanılarak kaynak yapılan numunelerin, PPC eğrilerinden, OCP eğrilerinden E2 elektrotu kullanılarak kaynak yapılan numunelere göre daha düşük Ecorr değerleri gösterdiği gözlenmiştir (Tablo 5).Bu nedenle anot bölgesi daha düşük bir potansiyelde başlar.Bu değişiklik temel olarak numunenin yüzeyinde oluşan pasivasyon tabakasının kısmi stabilizasyonundan ve OCP89'un tam stabilizasyonu sağlanmadan önce meydana gelen katodik polarizasyondan kaynaklanmaktadır.Şek.Şekil 12a ve b, çeşitli kaynak koşulları altında deneysel olarak aşındırılmış numunelerin 3 boyutlu optik profil oluşturucu görüntülerini göstermektedir.Numunelerin çukurlaşma korozyon boyutunun, 110 A'lik yüksek kaynak akımının yarattığı düşük çukurlaşma korozyon potansiyeli ile arttığı görülebilir (Şekil 12b), bu, daha düşük kaynak akım oranına sahip kaynaklar için elde edilen çukurlaşma korozyonu boyutuyla karşılaştırılabilir. 90 A. (Şekil 12a).Bu, Mohammed90'ın, substratı %3,5 NaCl çözeltisine maruz bırakarak yüzey pasifleştirme filmini yok etmek için numunenin yüzeyinde kayma bantlarının oluşturulduğu ve böylece klorürün saldırmaya başlayarak malzemenin çözünmesine neden olduğu iddiasını doğrulamaktadır.
Tablo 4'teki SEM-EDS analizi, her östenitik fazın PREN değerlerinin, tüm kaynaklarda ve BM'de ferritin değerlerinden daha yüksek olduğunu göstermektedir.Ferrit/östenit arayüzünde çukurlaşmanın başlaması, bu alanlarda meydana gelen elementlerin homojen olmaması ve ayrışması nedeniyle pasif malzeme katmanının tahribatını hızlandırır91.Çukurlaşma direnci eşdeğeri (PRE) değerinin daha yüksek olduğu östenitik fazın aksine, ferritik fazda çukurlaşma başlangıcı daha düşük PRE değerinden kaynaklanmaktadır (Tablo 4).Östenit fazının, bu elementin daha yüksek konsantrasyonunu ve dolayısıyla çukurlaşmaya karşı daha yüksek direnci sağlayan önemli miktarda östenit stabilizatörü (azot çözünürlüğü) içerdiği görülmektedir92.
Şek.Şekil 13, E1, E2 ve C kaynakları için kritik çukurlaşma sıcaklığı eğrilerini göstermektedir.ASTM testi sırasındaki çukurlaşma nedeniyle akım yoğunluğunun 100 µA/cm2'ye yükseldiği göz önüne alındığında, E1 ile @110A kaynağının 27,5°C'lik minimum çukurlaşma kritik sıcaklığı gösterdiği ve ardından E2 @ 90A lehimlemenin 40 CPT gösterdiği açıktır. °C ve C@110A durumunda en yüksek CPT 41°C'dir.Gözlemlenen sonuçlar, polarizasyon testlerinin gözlemlenen sonuçlarıyla iyi bir uyum içindedir.
Dubleks paslanmaz çelik kaynakların mekanik özellikleri ve korozyon davranışı, yeni E1 ve E2 elektrotları kullanılarak araştırıldı.SMAW işleminde kullanılan alkali elektrot (E1) ve asidik elektrot (E2), genel kapsama oranı 1,7 mm ve alkali indeksi sırasıyla 2,40 ve 0,40 olan bir fluks bileşimi ile başarıyla kaplandı.İnert bir ortamda TGA kullanılarak hazırlanan akıların termal stabilitesi değerlendirilmiştir.Akı matrisinde yüksek miktarda TiO2 (%) bulunması, bazik akı (E1) ile kaplanmış elektrotlarla karşılaştırıldığında, asidik akı (E2) ile kaplanmış elektrotlar için kaynakların cüruf gidermesini iyileştirmiştir.Her ne kadar iki kaplı elektrot (E1 ve E2) iyi bir ark başlatma özelliğine sahip olsa da.Kaynak koşulları, özellikle ısı girdisi, kaynak akımı ve hızı, DSS 2205 kaynaklarının ostenit/ferrit faz dengesinin ve kaynağın mükemmel mekanik özelliklerinin elde edilmesinde kritik bir rol oynar.E1 elektroduyla kaynak yapılan bağlantılar mükemmel çekme özellikleri gösterdi (%0,2 YS = 497 MPa ve UTS = 732 MPa), bu da temel akı kaplı elektrotların asit akı kaplı elektrotlarla karşılaştırıldığında yüksek bir baziklik indeksine sahip olduğunu doğruladı.Elektrotlar düşük alkaliniteyle daha iyi mekanik özellikler sergiler.Yeni bir kaplamaya (E1 ve E2) sahip elektrotların kaynaklı bağlantılarında, kaynağın OES ve SEM-EDS analizi kullanılarak ortaya çıkarılan ve hacim oranıyla ölçülen ferrit-östenitik fazın dengesi olmadığı açıktır. kaynak.Metalografi SEM çalışmasını doğruladı.mikro yapılar.Bunun temel nedeni, Cr ve Mo gibi alaşım elementlerinin tükenmesi ve kaynak sırasında olası Cr2N salınımıdır ve bu, EDS hat taramasıyla da doğrulanır.Bu durum, çelik yapıdaki ferrit ve alaşım elementlerinin oranının düşük olması nedeniyle E1 ve E2 elektrotlu kaynaklarda gözlemlenen düşük sertlik değerleri ile de desteklenmektedir.E1 elektrodunu kullanan kaynakların Kanıt Korozyon Potansiyelinin (Ecorr), E2 elektrodunu kullanan kaynaklarla karşılaştırıldığında çözelti korozyonuna karşı biraz daha az dirençli olduğu kanıtlandı.Bu, yeni geliştirilen elektrotların, akı karışımı alaşım bileşimi olmadan %3,5 NaCl ortamında test edilen kaynaklardaki etkinliğini doğrulamaktadır.Simüle edilmiş deniz ortamındaki korozyon direncinin kaynak akımının azalmasıyla arttığı sonucuna varılabilir.Böylece, karbürlerin ve nitritlerin çökelmesi ve ardından E1 ve E2 elektrotları kullanılarak kaynaklı bağlantıların korozyon direncindeki azalma, çift amaçlı çeliklerden kaynaklı bağlantıların faz dengesinde dengesizliğe yol açan artan kaynak akımı ile açıklandı.
Talep edilmesi halinde bu çalışmaya ilişkin veriler ilgili yazar tarafından sağlanacaktır.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. ve Liimatainen J. Endüstriyel ısıl işlemde toz metalurjisi sıcak izostatik presleme ile oluşturulan süper dubleks paslanmaz çeliğin mikro yapısı.Metal.gidilen okul.Trans.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. ve Kitagawa Y. Modern paslanmaz çeliklerin birleştirilmesinde mikro yapı kontrolü.Gelişmiş Elektromanyetik Enerji için Yeni Malzemelerin İşlenmesinde, 419–422 (2005).
Smook O. Modern toz metalurjisinin süper dubleks paslanmaz çeliklerinin mikro yapısı ve özellikleri.Kraliyet Teknoloji Enstitüsü (2004)
Lotto, TR ve Babalola, P. AA1070 Alüminyum ve Silisyum Karbür Matris Kompozitlerinin Asit Klorür Konsantrasyonlarında Polarizasyon Korozyon Davranışı ve Mikroyapısal Analizi.İkna edici mühendis.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. ve Ferro P. Dubleks ve süper dubleks paslanmaz çeliklerin kaynak işlemi, mikroyapısal değişimi ve son özellikleri.Dubleks paslanmaz çelik 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kısasöz A., Gürel S. ve Karaaslan A. İki fazlı korozyona dayanıklı çeliklerde tavlama süresi ve soğuma hızının biriktirme işlemine etkisi.Metal.Bilim.ısı tedavisi.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S ve Ravi K. Laboratuvarda mükemmel mekanik ve korozyon özelliklerine sahip yalın dubleks paslanmaz çeliklerin (LDSS) geliştirilmesi.İleri düzeyde mezun olunan okul.depolama tankı.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. ve Isgor OB Bir toz tabakasında lazer alaşımı ile elde edilen yumuşak çelik alt tabakalar üzerindeki süper dubleks paslanmaz çelik kaplama tabakalarının metalurjik ve elektrokimyasal özellikleri.Bilim.Temsilci 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. ve Kuroda, K. Östenitik paslanmaz çeliklerde nikelden tasarruf etme çabaları.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. ve Gonome F. Yeni bir yalın dubleks paslanmaz çelik serisinin geliştirilmesi.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON Steel Teknik Rapor No. 126 (2021).