Thành phần hóa học ống thép không gỉ 321 Tính chất cơ học và hành vi ăn mòn của mối hàn song công bằng thép không gỉ với điện cực mới

Cảm ơn bạn đã ghé thăm Nature.com.Bạn đang sử dụng phiên bản trình duyệt có hỗ trợ CSS hạn chế.Để có trải nghiệm tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng trình duyệt đã cập nhật (hoặc tắt Chế độ tương thích trong Internet Explorer).Ngoài ra, để đảm bảo được hỗ trợ liên tục, chúng tôi hiển thị trang web không có kiểu và JavaScript.
Thanh trượt hiển thị ba bài viết trên mỗi slide.Sử dụng các nút quay lại và tiếp theo để di chuyển qua các trang chiếu hoặc các nút điều khiển trang chiếu ở cuối để di chuyển qua từng trang chiếu.

Thành phần hóa học ống thép không gỉ 321

Thành phần hóa học của ống cuộn inox 321 như sau:
- Cacbon: tối đa 0,08%
- Mangan: tối đa 2,00%
- Niken: 9,00% tối thiểu

Tính chất cơ học của ống cuộn thép không gỉ 321

Theo Nhà sản xuất ống cuộn thép không gỉ 321, các tính chất cơ học của ống cuộn thép không gỉ 321 được trình bày dưới đây: Độ bền kéo (psi) Độ bền năng suất (psi) Độ giãn dài (%)

Ứng dụng & Công dụng của Ống Cuộn Inox 321

Trong nhiều ứng dụng kỹ thuật, đặc tính cơ học và ăn mòn của kết cấu hàn bằng thép không gỉ song công (DSS) là những yếu tố quan trọng nhất.Nghiên cứu hiện tại đã khảo sát các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn của mối hàn thép không gỉ song công trong môi trường mô phỏng NaCl 3,5% bằng cách sử dụng điện cực mới được thiết kế đặc biệt mà không cần bổ sung các nguyên tố hợp kim vào mẫu chất trợ dung.Hai loại từ thông khác nhau có chỉ số cơ bản là 2,40 và 0,40 lần lượt được sử dụng trên điện cực E1 và E2 để hàn bảng DSS.Độ ổn định nhiệt của chế phẩm từ thông được đánh giá bằng phân tích nhiệt trọng lượng.Thành phần hóa học cũng như các đặc tính cơ học và ăn mòn của mối hàn được đánh giá bằng phương pháp quang phổ phát xạ theo các tiêu chuẩn ASTM khác nhau.Nhiễu xạ tia X được sử dụng để xác định các pha có trong mối hàn DSS và quét electron bằng EDS được sử dụng để kiểm tra cấu trúc vi mô của mối hàn.Độ bền kéo của mối hàn chế tạo bằng điện cực E1 nằm trong khoảng 715-732 MPa, bằng điện cực E2 – 606-687 MPa.Dòng hàn tăng từ 90 A lên 110 A và độ cứng cũng được tăng lên.Các mối hàn với điện cực E1 được phủ chất trợ dung cơ bản có tính chất cơ học tốt hơn.Kết cấu thép có khả năng chống ăn mòn cao trong môi trường NaCl 3,5%.Điều này khẳng định khả năng hoạt động của các mối hàn được chế tạo bằng các điện cực mới được phát triển.Các kết quả được thảo luận về mặt suy giảm các nguyên tố hợp kim như Cr và Mo được quan sát thấy trong các mối hàn có phủ điện cực E1 và E2, và sự giải phóng Cr2N trong các mối hàn được thực hiện bằng điện cực E1 và E2.
Trong lịch sử, lần đầu tiên đề cập chính thức đến thép không gỉ song công (DSS) có từ năm 1927, khi nó chỉ được sử dụng cho một số vật đúc nhất định và không được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng kỹ thuật do hàm lượng carbon cao1.Nhưng sau đó, hàm lượng carbon tiêu chuẩn đã giảm xuống giá trị tối đa là 0,03% và những loại thép này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau2,3.DSS là một họ hợp kim có lượng ferit và austenit xấp xỉ bằng nhau.Nghiên cứu đã chỉ ra rằng pha ferit trong DSS mang lại khả năng bảo vệ tuyệt vời chống lại hiện tượng nứt do ăn mòn ứng suất do clorua (SCC) gây ra, đây là một vấn đề quan trọng đối với thép không gỉ austenit (ASS) trong thế kỷ 20.Mặt khác, trong một số ngành kỹ thuật và các ngành công nghiệp khác4, nhu cầu lưu trữ đang tăng với tốc độ lên tới 20% mỗi năm.Loại thép cải tiến này có cấu trúc austenit-ferit hai pha có thể thu được bằng cách lựa chọn thành phần phù hợp, tinh chế hóa lý và cơ nhiệt.So với thép không gỉ một pha, DSS có cường độ năng suất cao hơn và khả năng chịu được SCC5, 6, 7, 8 vượt trội. Cấu trúc song công giúp các loại thép này có độ bền, độ dẻo dai vượt trội và tăng khả năng chống ăn mòn trong môi trường xâm thực có chứa axit, axit clorua, nước biển và hóa chất ăn mòn9.Do sự biến động giá hàng năm của hợp kim niken (Ni) trên thị trường chung nên kết cấu DSS, đặc biệt là loại có hàm lượng niken thấp (DSS nạc) đã đạt được nhiều thành tựu vượt trội so với sắt lập phương tâm mặt (FCC)10, 11. Chính Vấn đề của thiết kế ASE là chúng phải chịu nhiều điều kiện khắc nghiệt khác nhau.Do đó, các bộ phận kỹ thuật và công ty khác nhau đang cố gắng thúc đẩy các loại thép không gỉ có hàm lượng niken (Ni) thay thế thấp, hoạt động bằng hoặc tốt hơn ASS truyền thống với khả năng hàn phù hợp và được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp như bộ trao đổi nhiệt nước biển và công nghiệp hóa chất.thùng chứa 13 dành cho môi trường có nồng độ clorua cao.
Trong tiến bộ công nghệ hiện đại, sản xuất hàn đóng một vai trò quan trọng.Thông thường, các bộ phận kết cấu DSS được nối bằng hàn hồ quang được bảo vệ bằng khí hoặc hàn hồ quang được bảo vệ bằng khí.Mối hàn bị ảnh hưởng chủ yếu bởi thành phần của điện cực dùng để hàn.Điện cực hàn bao gồm hai phần: kim loại và chất trợ dung.Thông thường, các điện cực được phủ một lớp chất trợ dung, hỗn hợp kim loại, khi phân hủy sẽ giải phóng khí và tạo thành xỉ bảo vệ để bảo vệ mối hàn khỏi bị nhiễm bẩn, tăng độ ổn định của hồ quang và thêm thành phần hợp kim để cải thiện chất lượng hàn14 .Gang, nhôm, thép không gỉ, thép nhẹ, thép cường độ cao, đồng, đồng thau và đồng thau là một số kim loại làm điện cực hàn, trong khi cellulose, bột sắt và hydro là một số vật liệu từ thông được sử dụng.Đôi khi natri, titan và kali cũng được thêm vào hỗn hợp chất trợ dung.
Một số nhà nghiên cứu đã cố gắng nghiên cứu ảnh hưởng của cấu hình điện cực đến tính toàn vẹn cơ học và ăn mòn của kết cấu thép hàn.Singh và cộng sự.Hình 15 đã nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần từ thông đến độ giãn dài và độ bền kéo của mối hàn được hàn bằng hàn hồ quang chìm.Kết quả cho thấy CaF2 và NiO là yếu tố chính quyết định độ bền kéo so với sự có mặt của FeMn.Chirag và cộng sự16 đã nghiên cứu các hợp chất SMAW bằng cách thay đổi nồng độ rutile (TiO2) trong hỗn hợp dòng điện cực.Người ta phát hiện ra rằng các đặc tính của độ cứng vi mô tăng lên do sự gia tăng tỷ lệ phần trăm và sự di chuyển của carbon và silicon.Kumar [17] đã nghiên cứu thiết kế và phát triển chất trợ dung kết tụ để hàn hồ quang chìm các tấm thép.Nwigbo và Atuanya18 đã nghiên cứu việc sử dụng chất kết dính natri silicat giàu kali để sản xuất chất hàn hồ quang và tìm thấy các mối hàn có độ bền kéo cao 430 MPa và cấu trúc hạt có thể chấp nhận được.Lothongkum và cộng sự19 đã sử dụng phương pháp thế năng để nghiên cứu phần thể tích của austenite trong thép không gỉ song công 28Cr–7Ni–O–0,34N trong dung dịch NaCl bão hòa không khí ở nồng độ 3,5% trọng lượng.trong điều kiện pH.và 27°C.Cả thép không gỉ song công và vi song công đều cho thấy tác dụng tương tự của nitơ đối với hành vi ăn mòn.Nitơ không ảnh hưởng đến khả năng hoặc tốc độ ăn mòn ở pH 7 và 10, tuy nhiên, khả năng ăn mòn ở pH 10 thấp hơn ở pH 7. Mặt khác, ở tất cả các mức pH được nghiên cứu, điện thế bắt đầu tăng khi hàm lượng nitơ tăng .Lacerda và cộng sự.20 đã nghiên cứu rỗ thép không gỉ song công UNS S31804 và UNS S32304 trong dung dịch NaCl 3,5% sử dụng phương pháp phân cực thế động tuần hoàn.Trong dung dịch NaCl 3,5% trọng lượng, các dấu hiệu rỗ được tìm thấy trên hai tấm thép được khảo sát.Thép UNS S31804 có khả năng ăn mòn (Ecorr), khả năng rỗ (Epit) và khả năng chống phân cực (Rp) cao hơn thép UNS S32304.Thép UNS S31804 có độ hồi phục cao hơn thép UNS S32304.Theo nghiên cứu của Jiang et al.[21], đỉnh kích hoạt lại tương ứng với pha kép (pha austenite và ferrite) của thép không gỉ song công bao gồm tới 65% thành phần ferrite và mật độ dòng kích hoạt lại ferrite tăng lên khi tăng thời gian xử lý nhiệt.Người ta biết rằng các pha austenit và ferritic thể hiện các phản ứng điện hóa khác nhau ở các thế điện hóa khác nhau21,22,23,24.Abdo và cộng sự25 đã sử dụng các phép đo thế động của quang phổ phân cực và quang phổ trở kháng điện hóa để nghiên cứu sự ăn mòn điện hóa của hợp kim 2205 DSS được hàn bằng laze trong nước biển nhân tạo (3,5% NaCl) trong các điều kiện có độ axit và kiềm khác nhau.Ăn mòn rỗ được quan sát thấy trên các bề mặt tiếp xúc của mẫu DSS được thử nghiệm.Dựa trên những phát hiện này, người ta đã xác định rằng có mối quan hệ tỷ lệ giữa độ pH của môi trường hòa tan và điện trở của màng hình thành trong quá trình truyền điện tích, ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành vết rỗ và đặc điểm kỹ thuật của nó.Mục đích của nghiên cứu này là để hiểu thành phần điện cực hàn mới được phát triển ảnh hưởng như thế nào đến tính toàn vẹn cơ học và khả năng chống mài mòn của DSS 2205 được hàn trong môi trường NaCl 3,5%.
Các khoáng chất thông lượng (thành phần) được sử dụng trong công thức phủ điện cực là Canxi cacbonat (CaCO3) từ Quận Obajana, Bang Kogi, Nigeria, Canxi Fluoride (CaF2) từ Bang Taraba, Nigeria, Silicon Dioxide (SiO2), Bột Talc ( Mg3Si4O10(OH ) )2) và rutile (TiO2) được lấy từ Jos, Nigeria và cao lanh (Al2(OH)4Si2O5) được lấy từ Kankara, Bang Katsina, Nigeria.Kali silicat được sử dụng làm chất kết dính, nó được lấy từ Ấn Độ.
Như thể hiện trong Bảng 1, các oxit cấu thành được cân độc lập trên cân kỹ thuật số.Sau đó, nó được trộn với chất kết dính kali silicat (23% trọng lượng) trong máy trộn điện (model: 641-048) của Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) trong 30 phút để thu được hỗn hợp sệt bán rắn đồng nhất.Thông lượng hỗn hợp ướt được ép thành dạng hình trụ từ máy đóng bánh và đưa vào buồng ép đùn ở áp suất 80 đến 100 kg/cm2, và từ buồng cấp dây được đưa vào máy đùn dây không gỉ đường kính 3,15mm.Thông lượng được đưa qua hệ thống vòi phun/khuôn và được bơm vào máy đùn để ép đùn các điện cực.Đã thu được hệ số che phủ là 1,70 mm, trong đó hệ số che phủ được xác định là tỷ lệ giữa đường kính điện cực và đường kính sợi.Sau đó, các điện cực được phủ được làm khô trong không khí trong 24 giờ và nung trong lò nung (model PH-248-0571/5448) ở 150–250 °C\(-\) trong 2 giờ.Sử dụng phương trình để tính độ kiềm của dòng chảy.(1) 26;
Độ ổn định nhiệt của các mẫu dòng có chế phẩm E1 và E2 được xác định bằng cách sử dụng phân tích nhiệt trọng lượng (TGA).Một mẫu chứa khoảng 25,33 mg chất trợ dung đã được nạp vào TGA để phân tích.Các thí nghiệm được thực hiện trong môi trường trơ ​​thu được bằng dòng N2 liên tục với tốc độ 60 ml/phút.Mẫu được gia nhiệt từ 30°C đến 1000°C với tốc độ gia nhiệt 10°C/phút.Theo các phương pháp được đề cập bởi Wang và cộng sự27, Xu và cộng sự28 và Dagwa và cộng sự29, sự phân hủy nhiệt và giảm trọng lượng của các mẫu ở nhiệt độ nhất định được đánh giá từ các sơ đồ TGA.
Xử lý hai tấm DSS 300 x 60 x 6 mm để chuẩn bị hàn.Rãnh chữ V được thiết kế với khe hở chân răng 3 mm, lỗ chân răng 2 mm và góc rãnh 60°.Sau đó, tấm này được rửa bằng axeton để loại bỏ các chất gây ô nhiễm có thể có.Hàn các tấm bằng máy hàn hồ quang kim loại được che chắn (SMAW) với cực dương điện cực dòng điện trực tiếp (DCEP) sử dụng điện cực được phủ (E1 và E2) và điện cực tham chiếu (C) có đường kính 3,15 mm.Máy gia công phóng điện (EDM) (Model: Excetek-V400) được sử dụng để gia công các mẫu thép hàn để kiểm tra cơ học và xác định đặc tính ăn mòn.Bảng 2 hiển thị mã ví dụ và mô tả, còn Bảng 3 hiển thị các thông số vận hành hàn khác nhau được sử dụng để hàn bảng DSS.Phương trình (2) được sử dụng để tính nhiệt lượng đầu vào tương ứng.
Sử dụng máy quang phổ phát xạ quang học Bruker Q8 MAGELLAN (OES) có bước sóng từ 110 đến 800 nm và phần mềm cơ sở dữ liệu SQL, thành phần hóa học của các mối hàn của điện cực E1, E2 và C, cũng như các mẫu kim loại cơ bản, đã được xác định.sử dụng khe hở giữa điện cực và mẫu kim loại được thử nghiệm Tạo ra năng lượng điện dưới dạng tia lửa điện.Một mẫu gồm các thành phần được làm bay hơi và phun, sau đó là kích thích nguyên tử, sau đó phát ra một quang phổ vạch cụ thể31.Để phân tích định tính mẫu, ống nhân quang đo sự hiện diện của phổ dành riêng cho từng nguyên tố, cũng như cường độ của phổ.Sau đó sử dụng phương trình để tính hệ số chống rỗ tương đương (PREN).(3) Tỷ lệ 32 và sơ đồ trạng thái WRC 1992 được sử dụng để tính đương lượng crom và niken (Creq và Nieq) từ các phương trình.(4) và (5) lần lượt là 33 và 34;
Lưu ý PREN chỉ tính đến tác động tích cực của 3 nguyên tố chính Cr, Mo và N, trong khi hệ số nitơ x nằm trong khoảng 16-30.Thông thường, x được chọn từ danh sách 16, 20 hoặc 30. Trong nghiên cứu về thép không gỉ song công, giá trị trung gian 20 được sử dụng phổ biến nhất để tính giá trị PREN35,36.
Các mối hàn được chế tạo bằng cách sử dụng các điện cực khác nhau đã được kiểm tra độ bền kéo trên máy kiểm tra đa năng (Instron 8800 UTM) ở tốc độ biến dạng 0,5 mm/phút theo tiêu chuẩn ASTM E8-21.Độ bền kéo (UTS), độ bền cắt 0,2% (YS) và độ giãn dài được tính toán theo tiêu chuẩn ASTM E8-2137.
Các mối hàn DSS 2205 lần đầu tiên được mài và đánh bóng bằng các kích thước hạt khác nhau (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 và 1200) trước khi phân tích độ cứng.Mẫu hàn được chế tạo bằng các điện cực E1, E2 và C. Độ cứng được đo tại mười (10) điểm từ tâm mối hàn đến kim loại nền với khoảng cách 1 mm.
Máy đo nhiễu xạ tia X (D8 Discover, Bruker, Đức) được cấu hình bằng phần mềm Bruker XRD Commander để thu thập dữ liệu và bức xạ Cu-K-α lọc Fe có năng lượng 8,04 keV tương ứng với bước sóng 1,5406 Å và tốc độ quét 3 ° Phạm vi quét (2θ) min-1 là 38 đến 103° để phân tích pha với các điện cực E1, E2 và C và BM có trong mối hàn DSS.Phương pháp sàng lọc Rietveld được sử dụng để lập chỉ mục các pha cấu thành bằng phần mềm MAUD được mô tả bởi Lutterotti39.Dựa trên tiêu chuẩn ASTM E1245-03, phân tích kim loại định lượng hình ảnh hiển vi các mối hàn của điện cực E1, E2 và C được thực hiện bằng phần mềm Image J40.Kết quả tính toán phần thể tích của pha ferit-austenit, giá trị trung bình và độ lệch của chúng được cho trong Bảng.5. Như thể hiện trong cấu hình mẫu ở hình.Như được hiển thị trong Hình 6d, phân tích kính hiển vi quang học (OM) được thực hiện trên PM và các mối hàn với điện cực E1 và E2 để nghiên cứu hình thái của các mẫu.Các mẫu được đánh bóng bằng giấy nhám silic cacbua (SiC) 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 và 2000.Các mẫu sau đó được khắc điện trong dung dịch axit oxalic 10% ở nhiệt độ phòng ở điện áp 5 V trong 10 giây và đặt trên kính hiển vi quang học LEICA DM 2500 M để xác định đặc điểm hình thái.Việc đánh bóng thêm mẫu được thực hiện bằng cách sử dụng giấy cacbua silic (SiC) 2500 grit để phân tích SEM-BSE.Ngoài ra, các mối hàn được kiểm tra cấu trúc vi mô bằng kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường có độ phân giải cực cao (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, Hoa Kỳ) được trang bị EMF.Một mẫu 20 × 10 × 6 mm được nghiền bằng nhiều loại giấy nhám SiC khác nhau có kích thước từ 120 đến 2500. Các mẫu được ăn mòn điện phân trong 40 g NaOH và 100 ml nước cất ở điện áp 5 V trong 15 giây, sau đó được gắn trên giá đỡ mẫu, đặt trong buồng SEM, để phân tích mẫu sau khi làm sạch buồng bằng nitơ.Một chùm electron được tạo ra bởi dây tóc vonfram được nung nóng tạo ra cách tử trên mẫu để tạo ra hình ảnh ở các độ phóng đại khác nhau và kết quả EMF đã thu được bằng phương pháp của Roche et al.41 và Mokobi 42 .
Phương pháp phân cực điện hóa thế năng theo tiêu chuẩn ASTM G59-9743 và ASTM G5-1444 được sử dụng để đánh giá khả năng phân hủy của tấm DSS 2205 được hàn bằng điện cực E1, E2 và C trong môi trường NaCl 3,5%.Các thử nghiệm điện hóa được thực hiện bằng thiết bị Potentiuler-Galvanostat/ZRA điều khiển bằng máy tính (model: PC4/750, Gamry Instruments, USA).Thử nghiệm điện hóa được thực hiện trên thiết lập thử nghiệm ba điện cực: DSS 2205 làm điện cực làm việc, điện cực calomel bão hòa (SCE) làm điện cực tham chiếu và thanh than chì làm điện cực đếm.Các phép đo được thực hiện bằng pin điện hóa, trong đó diện tích tác dụng của dung dịch là diện tích của điện cực làm việc 0,78 cm2.Các phép đo được thực hiện trong khoảng điện thế -1,0 V đến +1,6 V trên OCP được ổn định trước (so với OCP) ở tốc độ quét 1,0 mV/s.
Các thử nghiệm nhiệt độ tới hạn rỗ điện hóa được thực hiện trong NaCl 3,5% để đánh giá khả năng chống rỗ của các mối hàn được chế tạo bằng điện cực E1, E2 và C.rõ ràng về điện thế rỗ trong PB (giữa vùng thụ động và xuyên qua) và mẫu hàn với các điện cực E1, E2, Điện cực C. Do đó, phép đo CPT được thực hiện để xác định chính xác điện thế rỗ của vật liệu hàn.Thử nghiệm CPT được thực hiện theo báo cáo mối hàn song công bằng thép không gỉ45 và ASTM G150-1846.Từ mỗi loại thép được hàn (S-110A, E1-110A, E2-90A), các mẫu có diện tích 1 cm2 đã được cắt, bao gồm các vùng đế, mối hàn và vùng HAZ.Các mẫu được đánh bóng bằng giấy nhám và bùn bột alumina 1 µm theo quy trình chuẩn bị mẫu kim loại tiêu chuẩn.Sau khi đánh bóng, mẫu được làm sạch bằng siêu âm trong axeton trong 2 phút.Dung dịch thử nghiệm NaCl 3,5% đã được thêm vào tế bào thử nghiệm CPT và nhiệt độ ban đầu được điều chỉnh đến 25°C bằng bộ điều chỉnh nhiệt (Neslab RTE-111).Sau khi đạt đến nhiệt độ thử nghiệm ban đầu là 25°C, khí Ar được thổi trong 15 phút, sau đó các mẫu được đặt vào ngăn và đo OCF trong 15 phút.Sau đó, mẫu được phân cực bằng cách đặt điện áp 0,3 V ở nhiệt độ ban đầu là 25°C và đo dòng điện trong 10 phút45.Bắt đầu đun nóng dung dịch với tốc độ từ 1 oC/phút đến 50 oC.Trong quá trình làm nóng dung dịch thử nghiệm, cảm biến nhiệt độ được sử dụng để theo dõi liên tục nhiệt độ của dung dịch và lưu trữ dữ liệu về thời gian và nhiệt độ, đồng thời bộ điều chỉnh điện áp/điện điều hòa được sử dụng để đo dòng điện.Một điện cực than chì được sử dụng làm điện cực đếm và tất cả các điện thế được đo tương ứng với điện cực tham chiếu Ag/AgCl.Việc thanh lọc Argon được thực hiện trong suốt quá trình thử nghiệm.
Trên hình.1 thể hiện thành phần (tính theo phần trăm trọng lượng) của các thành phần từ thông F1 và F2 được sử dụng để sản xuất điện cực kiềm (E1) và axit (E2), tương ứng.Chỉ số cơ bản từ thông được sử dụng để dự đoán các tính chất cơ học và luyện kim của mối hàn.F1 là thành phần của chất trợ dung dùng để phủ lên các điện cực E1, gọi là chất trợ dung kiềm vì chỉ số cơ bản của nó > 1,2 (tức là 2,40), còn F2 là chất trợ dung dùng để phủ lên các điện cực E2, được gọi là chất trợ dung axit do tính bazơ của nó chỉ số < 0,9 (tức là 2,40).0,40).Rõ ràng là các điện cực được phủ chất trợ dung bazơ trong hầu hết các trường hợp đều có tính chất cơ học tốt hơn các điện cực được phủ chất trợ dung axit.Đặc tính này là hàm số của oxit bazơ chiếm ưu thế trong hệ thống thành phần từ thông cho điện cực E1.Ngược lại, khả năng loại bỏ xỉ (khả năng phân tách) và độ bắn tóe thấp được quan sát thấy ở các mối hàn bằng điện cực E2 là đặc điểm của điện cực có lớp phủ từ thông axit có hàm lượng rutil cao.Quan sát này phù hợp với những phát hiện của Gill47 rằng ảnh hưởng của hàm lượng rutile đến khả năng tách xỉ và độ bắn tóe thấp của các điện cực được phủ chất trợ dung axit góp phần làm xỉ đóng băng nhanh chóng.Cao lanh trong hệ thống chất trợ dung dùng để phủ các điện cực E1 và E2 được sử dụng làm chất bôi trơn và bột talc đã cải thiện khả năng đùn của các điện cực.Chất kết dính kali silicat trong hệ thống trợ dung góp phần đánh lửa hồ quang tốt hơn và ổn định hiệu suất, đồng thời, ngoài đặc tính kết dính, cải thiện khả năng tách xỉ trong các sản phẩm hàn.Do CaCO3 là chất phá lưới (slag breaker) trong chất trợ dung và có xu hướng tạo ra nhiều khói trong quá trình hàn do nhiệt phân hủy thành CaO và khoảng 44% CO2 nên TiO2 (với vai trò là chất tạo lưới/làm xỉ) giúp giảm lượng khói trong quá trình hàn.hàn và do đó cải thiện khả năng tách xỉ theo đề xuất của Jing et al.48.Chất trợ dung Fluorine (CaF2) là chất trợ dung mạnh về mặt hóa học giúp cải thiện độ sạch của vật hàn.Jastrzębska và cộng sự.49 đã báo cáo ảnh hưởng của thành phần florua của thành phần chất trợ dung này đến đặc tính độ sạch của mối hàn.Thông thường, chất trợ dung được thêm vào khu vực hàn để cải thiện độ ổn định của hồ quang, thêm các nguyên tố hợp kim, tạo xỉ, tăng năng suất và cải thiện chất lượng của vũng hàn 50.
Các đường cong TGA-DTG được hiển thị trong Hình.2a và 2b thể hiện sự giảm trọng lượng qua ba giai đoạn khi đun nóng ở khoảng nhiệt độ 30–1000°C trong môi trường nitơ.Kết quả trong Hình 2a và b cho thấy đối với các mẫu thông lượng bazơ và axit, đường cong TGA giảm thẳng xuống cho đến khi cuối cùng trở nên song song với trục nhiệt độ, lần lượt là khoảng 866,49°C và 849,10°C.Trọng lượng giảm 1,30% và 0,81% khi bắt đầu đường cong TGA trong Hình 2a và 2b là do độ ẩm được hấp thụ bởi các thành phần từ thông, cũng như sự bay hơi và khử nước của độ ẩm bề mặt.Sự phân hủy chính của các mẫu từ thông chính ở giai đoạn thứ hai và thứ ba trong hình.2a xảy ra ở khoảng nhiệt độ 619,45°C–766,36°C và 766,36°C–866,49°C, và tỷ lệ giảm trọng lượng của chúng là 2,84 và 9,48%., tương ứng.Trong khi đối với các mẫu dòng axit trong Hình 7b, ở khoảng nhiệt độ là 665,23°C–745,37°C và 745,37°C–849,10°C, phần trăm giảm trọng lượng của chúng lần lượt là 0,81 và 6,73%, được cho là do phân hủy nhiệt.Vì các thành phần từ thông là vô cơ nên các chất dễ bay hơi bị giới hạn trong hỗn hợp từ thông.Vì vậy, sự khử và quá trình oxy hóa là khủng khiếp.Điều này phù hợp với kết quả của Balogun và cộng sự51, Kamli và cộng sự52 và Adeleke và cộng sự53.Tổng tổn thất khối lượng của mẫu thông lượng quan sát được trong hình.2a và 2b lần lượt là 13,26% và 8,43%.Mất khối lượng ít hơn của các mẫu thông lượng trong hình.2b là do điểm nóng chảy cao của TiO2 và SiO2 (lần lượt là 1843 và 1710°C) là các oxit chính tạo nên hỗn hợp từ thông54,55, trong khi TiO2 và SiO2 có điểm nóng chảy thấp hơn.điểm nóng chảy Oxit sơ cấp: CaCO3 (825 °C) trong mẫu chất trợ dung trong hình.2a56.Những thay đổi về điểm nóng chảy của các oxit chính trong hỗn hợp chất trợ dung đã được báo cáo rõ ràng bởi Shi và cộng sự54, Ringdalen và cộng sự55 và Du và cộng sự56.Quan sát sự giảm trọng lượng liên tục trong Hình 2a và 2b, có thể kết luận rằng các mẫu từ thông được sử dụng trong lớp phủ điện cực E1 và E2 trải qua quá trình phân hủy một bước, theo đề xuất của Brown57.Phạm vi nhiệt độ của quá trình có thể được nhìn thấy từ các đường cong đạo hàm (wt%) trong hình.2a và b.Do đường cong TGA không thể mô tả chính xác nhiệt độ cụ thể mà tại đó hệ thống từ thông trải qua quá trình thay đổi pha và kết tinh, nên đạo hàm TGA được sử dụng để xác định giá trị nhiệt độ chính xác của từng hiện tượng (thay đổi pha) dưới dạng đỉnh thu nhiệt để chuẩn bị cho hệ thống từ thông.
Đường cong TGA-DTG cho thấy sự phân hủy nhiệt của (a) dòng kiềm đối với lớp phủ điện cực E1 và (b) dòng axit đối với lớp phủ điện cực E2.
Bảng 4 thể hiện kết quả phân tích quang phổ và phân tích SEM-EDS của kim loại cơ bản DSS 2205 và các mối hàn được thực hiện bằng điện cực E1, E2 và C.E1 và E2 cho thấy hàm lượng crom (Cr) giảm mạnh còn 18,94 và 17,04%, hàm lượng molypden (Mo) lần lượt là 0,06 và 0,08%.giá trị của mối hàn với điện cực E1 và E2 thấp hơn.Điều này hơi phù hợp với giá trị PREN được tính toán cho pha ferritic-austenit từ phân tích SEM-EDS.Do đó, có thể thấy hiện tượng rỗ bắt đầu ở giai đoạn có giá trị PREN thấp (mối hàn từ E1 và E2), về cơ bản như mô tả trong Bảng 4. Điều này cho thấy sự suy giảm và khả năng kết tủa của hợp kim trong mối hàn.Sau đó, việc giảm hàm lượng các nguyên tố hợp kim Cr và Mo trong các mối hàn được tạo ra bằng điện cực E1 và E2 và các giá trị tương đương rỗ thấp (PREN) của chúng được thể hiện trong Bảng 4, điều này gây ra vấn đề cho việc duy trì điện trở trong môi trường khắc nghiệt, đặc biệt là trong môi trường clorua.-môi trường chứa đựng.Hàm lượng niken (Ni) tương đối cao 11,14% và giới hạn cho phép của hàm lượng mangan trong mối hàn của điện cực E1 và E2 có thể đã có tác động tích cực đến tính chất cơ học của mối hàn được sử dụng trong điều kiện mô phỏng nước biển (Hình 3). ).được thực hiện bằng cách sử dụng công trình của Yuan và Oy58 và Jing và cộng sự48 về ảnh hưởng của các thành phần mangan và niken cao trong việc cải thiện tính chất cơ học của kết cấu hàn DSS trong điều kiện vận hành khắc nghiệt.
Kết quả kiểm tra độ bền kéo cho (a) UTS và độ võng 0,2% YS và (b) độ giãn dài đồng đều và hoàn toàn cũng như độ lệch chuẩn của chúng.
Các đặc tính độ bền của vật liệu cơ bản (BM) và các mối hàn được làm từ các điện cực đã phát triển (E1 và E2) và điện cực thương mại (C) được đánh giá ở hai dòng điện hàn khác nhau là 90 A và 110 A. 3(a) và (b) hiển thị UTS, YS với độ lệch 0,2%, cùng với dữ liệu độ giãn dài và độ lệch chuẩn của chúng.Kết quả bù UTS và YS là 0,2% thu được từ Hình.3a hiển thị các giá trị tối ưu cho mẫu số.1 (BM), mẫu số.3 (mối hàn E1), mẫu số.5 (mối hàn E2) và mẫu số.6 (mối hàn có C) lần lượt là 878 và 616 MPa, 732 và 497 MPa, 687 và 461 MPa và 769 và 549 MPa và độ lệch chuẩn tương ứng của chúng.Từ hình.110 A) là các mẫu được đánh số lần lượt là 1, 2, 3, 6 và 7, với đặc tính kéo được khuyến nghị tối thiểu vượt quá 450 MPa trong thử nghiệm kéo và 620 MPa trong thử nghiệm kéo do Grocki32 đề xuất.Độ giãn dài của mẫu hàn với các điện cực E1, E2 và C được biểu thị bằng các mẫu số 2, số 3, số 4, số 5, số 6 và số 7 ở dòng điện hàn 90 A và 110 A, tương ứng, phản ánh tính dẻo và tính trung thực.quan hệ với kim loại cơ bản.Độ giãn dài thấp hơn được giải thích là do các khuyết tật hàn có thể xảy ra hoặc thành phần của dòng điện cực (Hình 3b).Có thể kết luận rằng thép không gỉ song công BM và các mối hàn với điện cực E1, E2 và C nói chung có đặc tính kéo cao hơn đáng kể do hàm lượng niken tương đối cao (Bảng 4), nhưng đặc tính này được quan sát thấy ở các mối hàn.E2 kém hiệu quả hơn thu được từ thành phần axit của chất trợ dung.Gunn59 đã chứng minh tác dụng của hợp kim niken trong việc cải thiện tính chất cơ học của mối hàn và kiểm soát trạng thái cân bằng pha và phân bố nguyên tố.Điều này một lần nữa khẳng định thực tế rằng các điện cực được tạo ra từ các thành phần từ thông cơ bản có tính chất cơ học tốt hơn các điện cực được làm từ hỗn hợp từ thông có tính axit, như đề xuất của Bang và cộng sự60.Do đó, đã có sự đóng góp đáng kể cho kiến ​​thức hiện có về các đặc tính của mối hàn của điện cực được phủ mới (E1) có đặc tính kéo tốt.
Trên hình.Hình 4a và 4b thể hiện đặc tính độ cứng vi mô Vickers của các mẫu thí nghiệm mối hàn của các điện cực E1, E2 và C. 4a thể hiện kết quả độ cứng thu được từ một hướng của mẫu (từ WZ đến BM) và trong hình.Hình 4b thể hiện kết quả độ cứng thu được trên cả hai mặt của mẫu.Các giá trị độ cứng thu được khi hàn các mẫu số 2, 3, 4 và 5 là mối hàn với điện cực E1 và E2 có thể do cấu trúc hạt thô trong quá trình hóa rắn trong chu trình hàn.Độ cứng tăng mạnh đã được quan sát thấy ở cả HAZ hạt thô và HAZ hạt mịn của tất cả các mẫu Số 2-7 (xem mã mẫu trong Bảng 2), điều này có thể được giải thích bằng sự thay đổi có thể có trong cấu trúc vi mô của các mối hàn do mẫu hàn crom rất giàu khí thải (Cr23C6).So với các mẫu hàn 2, 3, 4 và 5 khác, giá trị độ cứng mối hàn của mẫu số 6 và 7 trên hình.4a và 4b ở trên (Bảng 2).Theo Mohammed et al.61 và Nowacki và Lukoje62, điều này có thể là do giá trị ferrite δ cao và gây ra ứng suất dư trong mối hàn, cũng như sự cạn kiệt của các nguyên tố hợp kim như Mo và Cr trong mối hàn.Giá trị độ cứng của tất cả các mẫu thử nghiệm được xem xét trong khu vực BM dường như nhất quán.Xu hướng trong kết quả phân tích độ cứng của mẫu hàn phù hợp với kết luận của các nhà nghiên cứu khác61,63,64.
Giá trị độ cứng của mối hàn của mẫu DSS (a) nửa mặt cắt của mẫu hàn và (b) toàn bộ mặt cắt của mối hàn.
Các pha khác nhau có trong DSS 2205 được hàn với các điện cực E1, E2 và C đã thu được và phổ XRD cho góc nhiễu xạ 2\(\theta\) được hiển thị trong Hình 5. Các đỉnh của austenite (\(\gamma\) ) và các pha ferit (\(\alpha\)) được xác định ở góc nhiễu xạ 43° và 44°, xác nhận chắc chắn rằng thành phần mối hàn là thép không gỉ 65 hai pha.rằng DSS BM chỉ hiển thị các pha austenit (\(\gamma\)) và ferritic (\(\alpha\)), xác nhận các kết quả vi cấu trúc được trình bày trong Hình 1 và 2. 6c, 7c và 9c.Pha ferritic (\(\alpha\)) được quan sát thấy với DSS BM và đỉnh cao trong mối hàn với điện cực C là dấu hiệu cho thấy khả năng chống ăn mòn của nó, vì pha này nhằm mục đích tăng khả năng chống ăn mòn của thép, như Davison và Redmond66 đã làm đã nêu, sự hiện diện của các nguyên tố ổn định ferit, chẳng hạn như Cr và Mo, giúp ổn định hiệu quả màng thụ động của vật liệu trong môi trường chứa clorua.Bảng 5 thể hiện pha ferit-austenit bằng phương pháp luyện kim định lượng.Tỷ lệ phần thể tích của pha ferit-austenit trong các mối hàn của điện cực C đạt được khoảng (≈1:1).Thành phần pha ferrite thấp (\(\alpha\)) của các mối hàn sử dụng điện cực E1 và E2 trong kết quả phần thể tích (Bảng 5) cho thấy khả năng nhạy cảm với môi trường ăn mòn, điều này đã được xác nhận bằng phân tích điện hóa.đã được xác nhận (Hình 10a, b)), vì pha ferit mang lại độ bền cao và khả năng bảo vệ chống lại vết nứt do ăn mòn ứng suất do clorua gây ra.Điều này càng được khẳng định bởi các giá trị độ cứng thấp được quan sát thấy trong các mối hàn của điện cực E1 và E2 trong hình.4a,b, nguyên nhân là do tỷ lệ ferit trong kết cấu thép thấp (Bảng 5).Sự hiện diện của các pha austenit (\(\gamma\)) và ferritic (\(\alpha\)) không cân bằng trong các mối hàn sử dụng điện cực E2 cho thấy tính dễ bị tổn thương thực tế của thép trước sự ăn mòn đồng đều.Ngược lại, phổ XPA của thép hai pha mối hàn với điện cực E1 và C cùng với kết quả đo BM thường cho thấy sự có mặt của các nguyên tố ổn định austenit và ferritic nên vật liệu có ích trong xây dựng và công nghiệp hóa dầu. , bởi vì lập luận của Jimenez et al.65;Davidson & Redmond66;Shamant và những người khác67.
Ảnh vi mô quang học của các mối hàn của điện cực E1 với các dạng hình học mối hàn khác nhau: (a) HAZ thể hiện đường nóng chảy, (b) HAZ thể hiện đường nóng chảy ở độ phóng đại cao hơn, (c) BM cho pha ferit-austenit, (d) hình học mối hàn , ( e) Hiển thị vùng chuyển tiếp gần đó, (f) HAZ hiển thị pha ferritic-austenit ở độ phóng đại cao hơn, (g) Vùng hàn hiển thị pha ferritic-austenit Pha kéo.
Ảnh vi mô quang học của các mối hàn điện cực E2 ở các dạng hình học mối hàn khác nhau: (a) HAZ hiển thị đường nóng chảy, (b) HAZ hiển thị đường nóng chảy ở độ phóng đại cao hơn, (c) BM cho pha khối ferritic-austenit, (d) hình học mối hàn, (e) ) hiển thị vùng chuyển tiếp ở vùng lân cận, (f) HAZ hiển thị pha ferritic-austenit ở độ phóng đại cao hơn, (g) vùng hàn hiển thị pha ferritic-austenit.
Ví dụ, Hình 6a-c và cho thấy cấu trúc kim loại của các mối nối DSS được hàn bằng điện cực E1 ở các dạng hình học hàn khác nhau (Hình 6d), cho biết vị trí chụp ảnh vi mô quang học ở các độ phóng đại khác nhau.Trên hình.6a, b, f – vùng chuyển tiếp của mối hàn, thể hiện cấu trúc cân bằng pha của ferit-austenit.Hình 7a-c và ví dụ cũng hiển thị OM của mối nối DSS được hàn bằng điện cực E2 ở các dạng hình học hàn khác nhau (Hình 7d), biểu thị các điểm phân tích OM ở các độ phóng đại khác nhau.Trên hình.7a,b,f thể hiện vùng chuyển tiếp của mối hàn ở trạng thái cân bằng ferrit-austenit.OM trong vùng hàn (WZ) được thể hiện trong hình.1 và hình.2. Mối hàn cho điện cực E1 và E2 lần lượt là 6g và 7g.OM trên BM được hiển thị trong Hình 1 và 2. Trong hình.Hình 6c, e và 7c, e lần lượt thể hiện trường hợp mối hàn với điện cực E1 và E2.Vùng sáng là pha austenite và vùng đen tối là pha ferit.Cân bằng pha trong vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) gần đường nhiệt hạch cho thấy sự hình thành kết tủa Cr2N, như thể hiện trong ảnh vi mô SEM-BSE trong Hình.8a, b và được xác nhận trong hình.9a,b.Sự hiện diện của Cr2N được quan sát thấy trong pha ferit của các mẫu trong Hình.8a,b và được xác nhận bằng phân tích điểm SEM-EMF và sơ đồ đường EMF của các bộ phận hàn (Hình 9a-b), là do nhiệt độ nhiệt hàn cao hơn.Sự lưu thông làm tăng tốc độ đưa crom và nitơ vào, vì nhiệt độ cao trong mối hàn làm tăng hệ số khuếch tán của nitơ.Những kết quả này hỗ trợ các nghiên cứu của Ramirez và cộng sự.68 và Herenyu và cộng sự.69 cho thấy rằng, bất kể hàm lượng nitơ như thế nào, Cr2N thường được lắng đọng trên các hạt ferit, ranh giới hạt và ranh giới α/\(\gamma\), cũng như được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu khác.70,71.
(a) phân tích SEM-EMF tại chỗ (1, 2 và 3) của mối hàn với E2;
Hình thái bề mặt của các mẫu đại diện và EMF tương ứng của chúng được thể hiện trong Hình.10a–c.Trên hình.Hình 10a và 10b thể hiện ảnh vi mô SEM và phổ EMF của chúng của các mối hàn sử dụng điện cực E1 và E2 tương ứng trong vùng hàn và trong hình.10c hiển thị ảnh vi mô SEM và phổ EMF của OM chứa các pha austenite (\(\gamma\)) và ferrite (\(\alpha\)) mà không có bất kỳ kết tủa nào.Như được thể hiện trong phổ EDS ở Hình 10a, tỷ lệ phần trăm của Cr (21,69 wt.%) và Mo (2,65 wt.%) so với 6,25 wt.% Ni mang lại cảm giác về sự cân bằng tương ứng của pha ferit-austenit.Cấu trúc vi mô với hàm lượng crom (15,97 wt.%) và molypden (1,06 wt.%) giảm nhiều so với hàm lượng niken cao (10,08 wt.%) trong cấu trúc vi mô của mối hàn của điện cực E2, thể hiện ở quả sung.1. So sánh.Phổ EMF 10b.Dạng hình kim với cấu trúc austenit hạt mịn hơn nhìn thấy trong WZ được minh họa trong hình.Hình 10b xác nhận khả năng suy giảm các nguyên tố ferritizing (Cr và Mo) trong mối hàn và sự kết tủa của crom nitrit (Cr2N) – pha austenit.Sự phân bố của các hạt kết tủa dọc theo ranh giới của các pha austenit (\(\gamma\)) và ferritic (\(\alpha\)) của các mối hàn DSS xác nhận tuyên bố này72,73,74.Điều này cũng dẫn đến hiệu suất ăn mòn kém, vì Cr được coi là nguyên tố chính để hình thành màng thụ động giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn cục bộ của thép59,75 như trong Hình 10b.Có thể thấy rằng BM trong ảnh vi mô SEM ở Hình 10c cho thấy sự tinh lọc hạt mạnh mẽ vì kết quả phổ EDS của nó cho thấy Cr (23,32 wt%), Mo (3,33 wt%) và Ni (6,32 wt).%) tính chất hóa học tốt.%) là nguyên tố hợp kim quan trọng để kiểm tra cấu trúc vi mô cân bằng của pha ferit-austenit của cấu trúc DSS76.Các kết quả phân tích quang phổ EMF thành phần của các mối hàn của điện cực E1 chứng minh việc sử dụng nó trong môi trường xây dựng và môi trường có tính xâm thực nhẹ, vì các chất tạo hình austenite và chất ổn định ferit trong cấu trúc vi mô tuân thủ tiêu chuẩn DSS AISI 220541.72 cho các mối hàn, 77.
Ảnh vi mô SEM của các mối hàn, trong đó (a) điện cực E1 của vùng hàn có phổ EMF, (b) điện cực E2 của vùng hàn có phổ EMF, (c) OM có phổ EMF.
Trong thực tế, người ta đã quan sát thấy rằng các mối hàn DSS đông đặc ở chế độ ferritic hoàn toàn (chế độ F), với các hạt nhân austenite tạo mầm dưới nhiệt độ solvus ferritic, nhiệt độ này chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ tương đương crom và niken (Creq/Nieq) (> 1,95 cấu thành mode F) Một số nhà nghiên cứu đã nhận thấy tác dụng này của thép do khả năng khuếch tán mạnh của Cr và Mo là nguyên tố tạo ferit trong pha ferit8078,79.Rõ ràng DSS 2205 BM chứa hàm lượng Cr và Mo cao (hiển thị Creq cao hơn) nhưng lại có hàm lượng Ni thấp hơn so với mối hàn dùng điện cực E1, E2 và C góp phần tạo ra tỷ lệ Creq/Nieq cao hơn.Điều này cũng được thể hiện rõ trong nghiên cứu hiện tại, như được trình bày trong Bảng 4, trong đó tỷ lệ Creq/Nieq được xác định cho DSS 2205 BM trên 1,95.Có thể thấy, các mối hàn với điện cực E1, E2 và C lần lượt cứng lại ở chế độ austenit-ferit (chế độ AF), chế độ austenit (chế độ A) và chế độ ferritic-austenitic, do hàm lượng chế độ khối (chế độ FA) cao hơn. .), như bảng 4 hàm lượng Ni, Cr, Mo trong mối hàn ít hơn chứng tỏ tỷ số Creq/Nieq thấp hơn so với BM.Ferrite chính trong các mối hàn điện cực E2 có hình thái ferit dạng vermicular và tỷ lệ Creq/Nieq được xác định là 1,20 như mô tả trong Bảng 4.
Trên hình.11a thể hiện Điện thế mạch hở (OCP) theo thời gian đối với kết cấu thép AISI DSS 2205 trong dung dịch NaCl 3,5%.Có thể thấy, đường cong ORP dịch chuyển về phía điện thế dương hơn, biểu thị sự xuất hiện của một lớp màng thụ động trên bề mặt mẫu kim loại, sự giảm điện thế biểu thị sự ăn mòn tổng quát và điện thế gần như không đổi theo thời gian cho thấy sự hình thành của một phim thụ động theo thời gian., Bề mặt của mẫu ổn định và có độ dính 77. Các đường cong mô tả các chất nền thí nghiệm ở điều kiện ổn định đối với tất cả các mẫu trong chất điện phân chứa dung dịch NaCl 3,5%, ngoại trừ mẫu 7 (mối hàn với điện cực C), điều này cho thấy ít sự bất ổn.Sự không ổn định này có thể được so sánh với sự hiện diện của các ion clorua (Cl-) trong dung dịch, có thể đẩy nhanh đáng kể phản ứng ăn mòn, do đó làm tăng mức độ ăn mòn.Các quan sát trong quá trình quét OCP mà không có điện thế ứng dụng cho thấy Cl trong phản ứng có thể ảnh hưởng đến điện trở và độ ổn định nhiệt động của các mẫu trong môi trường xâm thực.Ma và cộng sự.81 và Lotho và cộng sự.5 đã xác nhận tuyên bố rằng Cl- đóng vai trò đẩy nhanh quá trình xuống cấp của màng thụ động trên chất nền, do đó góp phần làm tăng thêm sự mài mòn.
Phân tích điện hóa các mẫu nghiên cứu: (a) diễn biến RSD tùy theo thời gian và (b) độ phân cực thế động của các mẫu trong dung dịch NaCl 3,5%.
Trên hình.11b trình bày phân tích so sánh đường cong phân cực thế động (PPC) của mối hàn của các điện cực E1, E2 và C dưới tác dụng của dung dịch NaCl 3,5%.Các mẫu BM hàn trong PPC và dung dịch NaCl 3,5% cho thấy trạng thái thụ động.Bảng 5 cho thấy các thông số phân tích điện hóa của các mẫu thu được từ đường cong PPC, chẳng hạn như Ecorr (khả năng ăn mòn) và Epit (khả năng ăn mòn rỗ) và các sai lệch liên quan của chúng.So với các mẫu số 2 và số 5 hàn với điện cực E1 và E2, mẫu số 1 và số 7 (BM và mối hàn với điện cực C) cho thấy khả năng ăn mòn rỗ trong dung dịch NaCl rất cao (Hình 11b) ).Đặc tính thụ động cao hơn của loại trước so với loại sau là do sự cân bằng của thành phần cấu trúc vi mô của thép (pha austenit và ferritic) và nồng độ của các nguyên tố hợp kim.Do sự hiện diện của các pha ferit và austenit trong cấu trúc vi mô, Resendea et al.82 ủng hộ hành vi thụ động của DSS trên các phương tiện truyền thông hung hãn.Hiệu suất thấp của các mẫu được hàn bằng điện cực E1 và E2 có thể liên quan đến sự cạn kiệt của các nguyên tố hợp kim chính, chẳng hạn như Cr và Mo, trong vùng hàn (WZ), vì chúng ổn định pha ferit (Cr và Mo), hoạt động như chất thụ động Hợp kim ở pha austenit của thép bị oxy hóa.Ảnh hưởng của các nguyên tố này đến khả năng chống rỗ ở pha austenit lớn hơn ở pha ferit.Vì lý do này, pha ferit trải qua quá trình thụ động nhanh hơn pha austenit liên quan đến vùng thụ động đầu tiên của đường cong phân cực.Các nguyên tố này có tác động đáng kể đến khả năng chống rỗ của DSS do khả năng chống rỗ của chúng cao hơn trong pha austenit so với pha ferit.Do đó, độ thụ động nhanh của pha ferrite cao hơn 81% so với pha austenite.Mặc dù Cl- trong dung dịch có tác động tiêu cực mạnh đến khả năng thụ động của màng thép83.Do đó, độ ổn định của màng thụ động của mẫu sẽ giảm đi rất nhiều84.Từ bảng.Hình 6 cũng cho thấy khả năng ăn mòn (Ecorr) của mối hàn với điện cực E1 có phần kém ổn định hơn trong dung dịch so với mối hàn với điện cực E2.Điều này cũng được xác nhận bởi các giá trị độ cứng thấp của mối hàn sử dụng điện cực E1 và E2 trong hình.4a,b, đó là do hàm lượng ferit thấp (Bảng 5) và hàm lượng crom và molypden (Bảng 4) thấp trong kết cấu thép được làm bằng.Có thể kết luận rằng khả năng chống ăn mòn của thép trong môi trường biển mô phỏng tăng khi dòng hàn giảm và giảm khi hàm lượng Cr, Mo và hàm lượng ferit thấp.Tuyên bố này phù hợp với nghiên cứu của Salim và cộng sự85 về ảnh hưởng của các thông số hàn như dòng điện hàn đến tính toàn vẹn ăn mòn của thép hàn.Khi clorua xâm nhập vào thép thông qua nhiều phương tiện khác nhau như hấp thụ và khuếch tán mao dẫn, các vết rỗ (ăn mòn rỗ) có hình dạng và độ sâu không đồng đều được hình thành.Cơ chế này khác biệt đáng kể trong các dung dịch có độ pH cao hơn trong đó các nhóm (OH-) xung quanh bị thu hút đơn giản vào bề mặt thép, ổn định màng thụ động và cung cấp sự bảo vệ bổ sung cho bề mặt thép25,86.Khả năng chống ăn mòn tốt nhất của mẫu số 1 và số 7 chủ yếu là do trong kết cấu thép có một lượng lớn δ-ferit (Bảng 5) và một lượng lớn Cr và Mo (Bảng 4), do Mức độ ăn mòn rỗ chủ yếu hiện diện ở thép được hàn bằng phương pháp DSS, trong kết cấu pha austenit của các chi tiết.Vì vậy, thành phần hóa học của hợp kim đóng vai trò quyết định đến khả năng ăn mòn của mối hàn87,88.Ngoài ra, người ta còn quan sát thấy rằng các mẫu được hàn bằng điện cực E1 và C trong nghiên cứu này cho thấy giá trị Ecorr từ đường cong PPC thấp hơn so với các mẫu được hàn bằng điện cực E2 từ đường cong OCP (Bảng 5).Do đó, vùng cực dương bắt đầu ở điện thế thấp hơn.Sự thay đổi này chủ yếu là do sự ổn định một phần của lớp thụ động được hình thành trên bề mặt mẫu và sự phân cực catốt xảy ra trước khi đạt được sự ổn định hoàn toàn của OCP89.Trên hình.12a và b hiển thị hình ảnh hồ sơ quang học 3D của các mẫu bị ăn mòn thực nghiệm trong các điều kiện hàn khác nhau.Có thể thấy rằng kích thước ăn mòn rỗ của mẫu tăng lên khi khả năng ăn mòn rỗ thấp hơn được tạo ra bởi dòng điện hàn cao 110 A (Hình 12b), có thể so sánh với kích thước ăn mòn rỗ thu được đối với các mối hàn có tỷ lệ dòng hàn thấp hơn là 90 A. (Hình 12a ).Điều này khẳng định tuyên bố của Mohammed90 rằng các dải trượt được hình thành trên bề mặt mẫu để phá hủy màng thụ động bề mặt bằng cách cho chất nền tiếp xúc với dung dịch NaCl 3,5% để clorua bắt đầu tấn công, khiến vật liệu hòa tan.
Phân tích SEM-EDS trong Bảng 4 cho thấy giá trị PREN của từng pha austenit đều cao hơn giá trị của ferrite trong tất cả các mối hàn và BM.Sự bắt đầu rỗ ở bề mặt phân cách ferrite/austenite làm tăng tốc độ phá hủy lớp vật liệu thụ động do tính không đồng nhất và sự phân tách của các nguyên tố xảy ra ở những khu vực này91.Không giống như pha austenit, trong đó giá trị tương đương điện trở rỗ (PRE) cao hơn, sự bắt đầu rỗ trong pha ferit là do giá trị PRE thấp hơn (Bảng 4).Pha austenite dường như chứa một lượng đáng kể chất ổn định austenite (độ hòa tan nitơ), mang lại nồng độ nguyên tố này cao hơn và do đó, khả năng chống rỗ cao hơn92.
Trên hình.Hình 13 thể hiện đường cong nhiệt độ rỗ tới hạn của các mối hàn E1, E2 và C.Cho rằng mật độ dòng điện tăng lên 100 µA/cm2 do rỗ ​​trong quá trình thử nghiệm ASTM, rõ ràng mối hàn @110A với E1 cho thấy nhiệt độ tới hạn rỗ tối thiểu là 27,5°C, sau đó là mối hàn E2 @ 90A cho thấy CPT là 40 °C, và trong trường hợp C@110A, CPT cao nhất là 41°C.Các kết quả quan sát được phù hợp tốt với kết quả quan sát được của các thử nghiệm phân cực.
Các tính chất cơ học và hành vi ăn mòn của mối hàn thép không gỉ song công đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng điện cực E1 và E2 mới.Điện cực kiềm (E1) và điện cực axit (E2) được sử dụng trong quy trình SMAW đã được phủ thành công thành phần từ thông với tỷ lệ bao phủ tổng thể là 1,7 mm và chỉ số kiềm lần lượt là 2,40 và 0,40.Độ ổn định nhiệt của chất trợ dung được điều chế bằng TGA trong môi trường trơ ​​đã được đánh giá.Sự hiện diện của hàm lượng TiO2 (%) cao trong nền chất trợ hàn đã cải thiện khả năng loại bỏ xỉ của mối hàn đối với các điện cực được phủ chất trợ dung axit (E2) so với các điện cực được phủ chất trợ dung bazơ (E1).Mặc dù hai điện cực được phủ (E1 và E2) có khả năng khởi động hồ quang tốt.Điều kiện hàn, đặc biệt là nhiệt đầu vào, dòng hàn và tốc độ hàn, đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được sự cân bằng pha austenite/ferit của mối hàn DSS 2205 và các tính chất cơ học tuyệt vời của mối hàn.Các mối nối được hàn bằng điện cực E1 cho thấy đặc tính chịu kéo rất tốt (lực cắt 0,2% YS = 497 MPa và UTS = 732 MPa), khẳng định điện cực được phủ từ thông cơ bản có chỉ số bazơ cao so với các điện cực được phủ từ thông axit.Điện cực thể hiện tính chất cơ học tốt hơn với độ kiềm thấp.Rõ ràng là trong các mối hàn của các điện cực có lớp phủ mới (E1 và E2) không có sự cân bằng của pha ferit-austenit, điều này được phát hiện bằng phân tích OES và SEM-EDS của mối hàn và được định lượng bằng phần thể tích trong mối hàn.Luyện kim đã xác nhận nghiên cứu SEM của họ.các cấu trúc vi mô.Điều này chủ yếu là do sự cạn kiệt của các nguyên tố hợp kim như Cr và Mo và có thể giải phóng Cr2N trong quá trình hàn, điều này được xác nhận bằng quá trình quét dòng EDS.Điều này được hỗ trợ thêm bởi các giá trị độ cứng thấp được quan sát thấy trong các mối hàn với điện cực E1 và E2 do tỷ lệ các nguyên tố ferit và hợp kim trong kết cấu thép thấp.Bằng chứng về khả năng ăn mòn (Ecorr) của các mối hàn sử dụng điện cực E1 được chứng minh là có khả năng chống ăn mòn dung dịch kém hơn một chút so với các mối hàn sử dụng điện cực E2.Điều này khẳng định tính hiệu quả của các điện cực mới được phát triển trong các mối hàn được thử nghiệm trong môi trường NaCl 3,5% không có thành phần hợp kim hỗn hợp chất trợ dung.Có thể kết luận rằng khả năng chống ăn mòn trong môi trường biển mô phỏng tăng lên khi dòng hàn giảm.Do đó, sự kết tủa của cacbua và nitrua và sự giảm khả năng chống ăn mòn của mối hàn khi sử dụng điện cực E1 và E2 sau đó được giải thích là do dòng điện hàn tăng lên, dẫn đến mất cân bằng pha của mối hàn từ thép lưỡng dụng.
Theo yêu cầu, dữ liệu cho nghiên cứu này sẽ được cung cấp bởi tác giả tương ứng.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. và Liimatainen J. Cấu trúc vi mô của thép không gỉ siêu song công được hình thành bằng phương pháp luyện kim bột ép đẳng tĩnh nóng trong xử lý nhiệt công nghiệp.Kim loại.trường cũ.xuất thần.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. và Kitagawa Y. Kiểm soát vi cấu trúc khi nối các loại thép không gỉ hiện đại.Trong quá trình xử lý vật liệu mới cho năng lượng điện từ tiên tiến, 419–422 (2005).
Smook O. Cấu trúc vi mô và tính chất của thép không gỉ siêu song công trong luyện kim bột hiện đại.Viện Công nghệ Hoàng gia (2004)
Lotto, TR và Babalola, P. Hành vi ăn mòn phân cực và phân tích cấu trúc vi mô của vật liệu tổng hợp ma trận nhôm và silicon cacbua AA1070 ở nồng độ axit clorua.Kỹ sư thuyết phục.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. và Ferro P. Quá trình hàn, sự thay đổi cấu trúc vi mô và tính chất cuối cùng của thép không gỉ song công và siêu song công.Thép không gỉ song công 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. và Karaaslan A. Ảnh hưởng của thời gian ủ và tốc độ làm nguội đến quá trình lắng đọng ở thép chống ăn mòn hai pha.Kim loại.khoa học.xử lý nhiệt.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S và Ravi K. Phát triển thép không gỉ song công nạc (LDSS) với các đặc tính cơ học và ăn mòn tuyệt vời trong phòng thí nghiệm.Trường cũ nâng cao.bể chứa.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. và Isgor OB Đặc tính luyện kim và điện hóa của các lớp ốp thép không gỉ siêu song công trên nền thép nhẹ thu được bằng cách hợp kim hóa bằng laze trong một lớp bột.khoa học.Dân biểu 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. và Kuroda, K. Nỗ lực tiết kiệm niken trong thép không gỉ austenit.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. và Gonome F. Phát triển một loạt thép không gỉ song công mới.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. Báo cáo kỹ thuật thép NIPPON số 126 (2021).