321 тот баспайтын болаттан жасалған оралған түтік химиялық құрамы Жаңа электродпен тот баспайтын болаттан жасалған дуплексті дәнекерлеудің механикалық қасиеттері және коррозияға қарсы әрекеті

Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Оған қоса, тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Әр слайдта үш мақаланы көрсететін слайдерлер.Слайдтар арқылы жылжу үшін артқа және келесі түймелерді немесе әр слайд бойынша жылжу үшін соңында слайд контроллері түймелерін пайдаланыңыз.

Тот баспайтын болаттан жасалған 321 катушка түтігінің химиялық құрамы

321 баспайтын болаттан жасалған түтіктердің химиялық құрамы келесідей:
- Көміртек: 0,08% макс
- Марганец: 2,00% макс
- Никель: 9,00% мин

Тот баспайтын болаттан жасалған 321 катушка түтігінің механикалық қасиеттері

Тот баспайтын болаттан жасалған 321 катушка түтігінің өндірушісіне сәйкес, тот баспайтын болаттан жасалған 321 катушка түтігінің механикалық қасиеттері төменде кестеде келтірілген: Созылу күші (psi) Ағымдық күші (psi) ұзаруы (%)

Тот баспайтын болаттан жасалған 321 катушка түтігін қолдану және қолдану

Көптеген инженерлік қолданбаларда дуплексті тот баспайтын болаттан (DSS) дәнекерленген құрылымдардың механикалық және коррозияға қарсы қасиеттері ең маңызды факторлар болып табылады.Ағымдағы зерттеу флюс үлгілеріне легірлеуші ​​элементтерді қоспай, арнайы жасалған жаңа электродты пайдаланып, 3,5% NaCl имитациялайтын ортада тот баспайтын болаттан жасалған дуплексті дәнекерлеудің механикалық қасиеттері мен коррозияға төзімділігін зерттеді.DSS тақталарын дәнекерлеу үшін сәйкесінше E1 және E2 электродтарында негізгі индексі 2,40 және 0,40 болатын ағындардың екі түрлі түрі қолданылды.Флюс құрамының термиялық тұрақтылығы термогравиметриялық талдау арқылы бағаланды.Дәнекерленген қосылыстардың химиялық құрамы, сондай-ақ механикалық және коррозияға қарсы қасиеттері әртүрлі ASTM стандарттарына сәйкес эмиссиялық спектроскопия көмегімен бағаланды.Рентгендік дифракция DSS дәнекерлеу тігістеріндегі фазаларды анықтау үшін қолданылады, ал EDS көмегімен сканерлеуші ​​электрон дәнекерлеудің микроқұрылымын тексеру үшін қолданылады.E1 электродтарымен жасалған дәнекерленген қосылыстардың созылу беріктігі 715-732 МПа, E2 электродтары бойынша 606-687 МПа болды.Дәнекерлеу тогы 90 А-дан 110 А-ға дейін ұлғайтылды, сонымен қатар қаттылық ұлғайтылды.Негізгі флюстермен қапталған E1 электродтары бар дәнекерленген қосылыстар жақсы механикалық қасиеттерге ие.Болат құрылымы 3,5% NaCl ортасында коррозияға төзімділігі жоғары.Бұл жаңадан жасалған электродтармен жасалған дәнекерленген қосылыстардың жұмысқа қабілеттілігін растайды.Нәтижелер E1 және E2 электродтары қапталған дәнекерленген жіктерде байқалатын Cr және Mo сияқты легирлеуші ​​элементтердің сарқылуын және E1 және E2 электродтары арқылы жасалған дәнекерленген жіктерде Cr2N бөлінуін қарастырады.
Тарихи тұрғыдан алғанда, дуплексті тот баспайтын болат (DSS) туралы алғашқы ресми ескертпе 1927 жылдан басталады, ол тек белгілі бір құймалар үшін қолданылған және құрамында көміртегінің жоғары болуына байланысты көптеген техникалық қолданбаларда қолданылмаған.Бірақ кейіннен стандартты көміртегі мөлшері 0,03% максималды мәнге дейін төмендеді және бұл болаттар әртүрлі салаларда кеңінен қолданыла бастады2,3.DSS - шамамен бірдей мөлшерде феррит пен аустенит бар қорытпалар тобы.Зерттеулер көрсеткендей, DSS-тегі ферриттік фаза 20-шы ғасырда аустениттік баспайтын болаттар (ASS) үшін маңызды мәселе болған хлоридпен индукцияланған кернеулі коррозия крекингінен (SCC) тамаша қорғауды қамтамасыз етеді.Екінші жағынан, кейбір машина жасау және басқа салаларда4 қоймаға сұраныс жылына 20%-ға дейін өсуде.Екі фазалы аустенитті-ферритті құрылымы бар бұл инновациялық болатты қолайлы құрамды таңдау, физикалық-химиялық және термомеханикалық тазарту арқылы алуға болады.Бір фазалы тот баспайтын болатпен салыстырғанда, DSS жоғары аққыштыққа және SCC5, 6, 7, 8-ге төтеп беру қабілетіне ие. Дуплексті құрылым бұл болаттарға қышқылдар, қышқыл хлоридтері, қышқылдар, қышқылдар бар агрессивті ортада жоғары беріктік, беріктік және коррозияға төзімділік береді. теңіз суы және коррозиялық химиялық заттар9.Жалпы нарықтағы никель (Ni) қорытпаларының жылдық бағасының ауытқуына байланысты, DSS құрылымы, әсіресе төмен никель түрі (арық DSS), беттік орталықтандырылған текше (FCC) темірмен салыстырғанда көптеген көрнекті жетістіктерге қол жеткізді10, 11. Негізгі ASE конструкцияларының проблемасы олардың әртүрлі қатал жағдайларға ұшырауында.Сондықтан әртүрлі инженерлік бөлімдер мен компаниялар сәйкес дәнекерлеу қабілеті бар дәстүрлі ASS-тен жақсы немесе жақсы жұмыс істейтін және теңіз суының жылу алмастырғыштары мен химия өнеркәсібі сияқты өнеркәсіптік қолданбаларда қолданылатын балама төмен никельді (Ni) баспайтын болаттарды алға жылжытуға тырысуда.хлоридтердің жоғары концентрациясы бар орталарға арналған контейнер 13.
Қазіргі заманғы технологиялық прогрессте дәнекерленген өндіріс маңызды рөл атқарады.Әдетте, DSS құрылымдық элементтері газдан қорғалған доғалық дәнекерлеу немесе газдан қорғалған доғалық дәнекерлеу арқылы біріктіріледі.Дәнекерлеуге негізінен дәнекерлеу үшін қолданылатын электродтың құрамы әсер етеді.Дәнекерлеу электродтары екі бөліктен тұрады: металл және флюс.Көбінесе электродтар флюспен, ыдыраған кезде газдарды бөлетін және дәнекерленген тігісті ластанудан қорғау, доғаның тұрақтылығын арттыру және дәнекерлеу сапасын жақсарту үшін легірлеуші ​​компонентті қосу үшін қорғаныш шлак түзетін металдар қоспасымен қапталған14. .Шойын, алюминий, тот баспайтын болат, жұмсақ болат, жоғары берік болат, мыс, жез және қола дәнекерлеу электродтарының кейбіреулері, ал целлюлоза, темір ұнтағы және сутегі қолданылатын флюс материалдарының кейбіреулері.Кейде флюс қоспасына натрий, титан және калий де қосылады.
Кейбір зерттеушілер электрод конфигурациясының дәнекерленген болат конструкциялардың механикалық және коррозиялық тұтастығына әсерін зерттеуге тырысты.Сингх және т.б.15 доғалық дәнекерлеу әдісімен дәнекерленген дәнекерленген жіктердің созылу және созылу беріктігіне флюс құрамының әсерін зерттеді.Нәтижелер CaF2 және NiO FeMn болуымен салыстырғанда созылу беріктігін анықтайтын негізгі факторлар екенін көрсетеді.Chirag және т.б.16 SMAW қосылыстарын электрод ағыны қоспасындағы рутил (TiO2) концентрациясын өзгерту арқылы зерттеді.Микроқаттылықтың қасиеттері көміртегі мен кремнийдің миграциясы мен пайызының артуына байланысты жоғарылағаны анықталды.Кумар [17] болат қаңылтырларды су астындағы доғалық дәнекерлеуге арналған агломерацияланған флюстердің дизайны мен дамуын зерттеді.Nwigbo және Atuanya18 доғалық дәнекерлеу ағындарын өндіру үшін калийге бай натрий силикат байланыстырғыштарын қолдануды зерттеді және 430 МПа жоғары созылу беріктігі мен қолайлы дәндік құрылымы бар дәнекерленген жіктерді тапты.Lothongkum et al.19 ауамен қаныққан NaCl ерітіндісіндегі 28Cr–7Ni–O–0,34N дуплексті баспайтын болаттан жасалған аустениттің көлемдік үлесін 3,5% масса концентрациясында зерттеу үшін потенциокинетикалық әдісті қолданды.рН жағдайында.және 27°C.Дуплексті және микро дуплексті тот баспайтын болаттар коррозияға азоттың бірдей әсерін көрсетеді.Азот рН 7 және 10 кезінде коррозиялық потенциалға немесе жылдамдығына әсер еткен жоқ, дегенмен рН 10 кезінде коррозия потенциалы рН 7-ге қарағанда төмен болды. Екінші жағынан, барлық зерттелген рН деңгейлерінде азот мөлшерінің жоғарылауымен потенциал арта бастады. .Lacerda және т.б.20 циклдік потенциодинамикалық поляризацияны қолдана отырып, UNS S31803 және UNS S32304 тот баспайтын болаттардың 3,5% NaCl ерітіндісінде шұңқырлануын зерттеді.NaCl-дің 3,5 масса% ерітіндісінде зерттелген екі болат пластинада шұңқырдың белгілері табылды.UNS S31803 болатының UNS S32304 болатына қарағанда тоттану әлеуеті (Ecorr), шұңқырлық потенциалы (Epit) және поляризацияға төзімділігі (Rp) жоғары.UNS S31803 болаты UNS S32304 болатына қарағанда жоғары репрессивтілікке ие.Цзян және басқалардың зерттеуіне сәйкес.[21], дуплексті тот баспайтын болаттың қос фазасына (аустенит және феррит фазасына) сәйкес келетін реактивация шыңы феррит құрамының 65% дейін қамтиды, ал ферритті реактивация тоғының тығыздығы термиялық өңдеу уақытының ұлғаюымен артады.Аустениттік және ферритті фазалар әртүрлі электрохимиялық потенциалдарда әртүрлі электрохимиялық реакцияларды көрсететіні белгілі21,22,23,24.Abdo et al.25 әртүрлі қышқылдық пен сілтілілік жағдайында жасанды теңіз суындағы (3,5% NaCl) лазермен дәнекерленген 2205 DSS қорытпасының электрохимиялық индукцияланған коррозиясын зерттеу үшін поляризация спектроскопиясының және электрохимиялық кедергі спектроскопиясының потенциодинамикалық өлшемдерін пайдаланды.Сыналған DSS үлгілерінің ашық беттерінде шұңқырлы коррозия байқалды.Осы тұжырымдардың негізінде еріткіш ортаның рН-ы мен зарядты тасымалдау процесінде түзілетін қабықшаның кедергісі арасында шұңқыр түзілуіне және оның спецификациясына тікелей әсер ететін пропорционалды байланыс бар екені анықталды.Бұл зерттеудің мақсаты жаңадан жасалған дәнекерлеу электродының құрамы 3,5% NaCl ортасында дәнекерленген DSS 2205 механикалық және тозуға төзімді тұтастығына қалай әсер ететінін түсіну болды.
Электродты жабын формулаларында пайдаланылған флюс минералдары (ингредиенттер) Обажана ауданындағы, Коги штатындағы, Нигериядан алынған кальций карбонаты (CaCO3), Тараба штатындағы кальций фториді (CaF2), Нигериядағы кремний диоксиді (SiO2), тальк ұнтағы (Mg3Si4O10(OH)) болды. ) )2) және рутил (TiO2) Джос, Нигерия, ал каолин (Al2(OH)4Si2O5) Канкара, Катсина штаты, Нигериядан алынды.Тұтқыр ретінде калий силикаты қолданылады, оны Үндістаннан алады.
1-кестеде көрсетілгендей, құрамдас оксидтер сандық таразыда тәуелсіз өлшенген.Содан кейін біртекті жартылай қатты паста алу үшін Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) компаниясының электр араластырғышында (үлгі: 641-048) калий силикатты байланыстырғышпен (салмағы бойынша 23%) 30 минут бойы араластырылды.Ылғалды аралас ағын брикеттеу машинасынан цилиндр пішінді престеледі және 80-ден 100 кг/см2 қысыммен экструзия камерасына беріледі, ал сым беру камерасынан диаметрі 3,15 мм тот баспайтын сым экструдеріне беріледі.Ағын саптама/матрица жүйесі арқылы беріледі және электродтарды шығару үшін экструдерге айдалады.1,70 мм жабу коэффициенті алынды, мұнда жабу коэффициенті электрод диаметрінің жіптің диаметріне қатынасы ретінде анықталады.Содан кейін қапталған электродтар 24 сағат бойы ауада кептірілді, содан кейін муфельді пеште (РН-248-0571/5448 үлгісі) 150–250 °C\(-\) температурада 2 сағат бойы күйдірілді.Ағынның сілтілілігін есептеу үшін теңдеуді пайдаланыңыз.(1) 26;
Е1 және Е2 композицияларының ағын үлгілерінің термиялық тұрақтылығы термогравиметриялық талдаудың (ТГА) көмегімен анықталды.Шамамен 25,33 мг флюс үлгісі талдау үшін TGA-ға жүктелді.Тәжірибелер 60 мл/мин жылдамдықпен N2 үздіксіз ағынымен алынған инертті ортада жүргізілді.Үлгі 10°С/мин қыздыру жылдамдығымен 30°C-тан 1000°C-қа дейін қыздырылды.Ван және т.б.27, Сю және т.б.28 және Дагва және т.б.29 айтқан әдістерге сәйкес, TGA сызбаларынан белгілі бір температурадағы үлгілердің термиялық ыдырауы және салмақ жоғалуы бағаланды.
Дәнекерлеуге дайындау үшін екі 300 x 60 x 6 мм DSS тақтасын өңдеңіз.V пішінді ойық 3 мм түбірлік саңылаумен, 2 мм түбірлік тесікпен және 60 ° ойық бұрышымен жобаланған.Содан кейін ықтимал ластаушы заттарды кетіру үшін пластина ацетонмен шайылды.Пластиналарды қапталған электродтарды (E1 және E2) және диаметрі 3,15 мм тірек электродты (C) пайдаланып тұрақты ток электродының оң полярлығы (DCEP) бар қорғалған металл доғалық дәнекерлеуіш (SMAW) арқылы дәнекерлеңіз.Электрлік разрядты өңдеу (EDM) (үлгі: Excetek-V400) механикалық сынау және коррозияны сипаттау үшін дәнекерленген болат үлгілерін өңдеу үшін пайдаланылды.2-кесте мысал коды мен сипаттамасын көрсетеді, ал 3-кестеде DSS тақтасын дәнекерлеу үшін пайдаланылатын дәнекерлеудің әртүрлі жұмыс параметрлері көрсетілген.Сәйкес жылу шығынын есептеу үшін (2) теңдеу қолданылады.
Толқын ұзындығы 110-нан 800 нм-ге дейінгі Bruker Q8 MAGELLAN оптикалық эмиссиялық спектрометрін (OES) және SQL деректер базасының бағдарламалық құралын пайдалану арқылы E1, E2 және C электродтарының дәнекерлеу қосылыстарының химиялық құрамы, сондай-ақ негізгі металдың үлгілері анықталды.электрод пен сыналатын металл үлгісі арасындағы саңылауды пайдаланады Электр энергиясын ұшқын түрінде шығарады.Компоненттердің үлгісі буланады және шашыратылады, содан кейін атомдық қозу жүзеге асырылады, ол кейіннен белгілі бір сызықтық спектрді шығарады31.Үлгіні сапалы талдау үшін фотокөбейткіш түтік әрбір элемент үшін арнайы спектрдің болуын, сондай-ақ спектрдің қарқындылығын өлшейді.Содан кейін тепе-теңдікті шұңқырға төзімділік санын (PREN) есептеу үшін пайдаланыңыз.(3) 32 қатынасы және WRC 1992 күй диаграммасы теңдеулерден хром және никель эквиваленттерін (Creq және Nieq) есептеу үшін пайдаланылады.(4) және (5) тиісінше 33 және 34;
PREN тек Cr, Mo және N үш негізгі элементтерінің оң әсерін ескеретінін ескеріңіз, ал азот факторы x 16-30 диапазонында болады.Әдетте, x 16, 20 немесе 30 тізімінен таңдалады. Дуплексті тот баспайтын болаттар бойынша зерттеулерде PREN35,36 мәндерін есептеу үшін 20 аралық мән жиі пайдаланылады.
Әртүрлі электродтарды қолдану арқылы жасалған дәнекерленген қосылыстар ASTM E8-21 сәйкес 0,5 мм/мин деформация жылдамдығында әмбебап сынақ машинасында (Instron 8800 UTM) созылу сынағынан өтті.Созылу беріктігі (UTS), 0,2% ығысуға төзімділік (YS) және ұзарту ASTM E8-2137 сәйкес есептелген.
DSS 2205 дәнекерлеу тігістері қаттылықты талдау алдында әр түрлі өлшемдегі (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 және 1200) ұнтақталған және жылтыратылған.Дәнекерленген үлгілер E1, E2 және C электродтары арқылы жасалды. Қаттылық дәнекерленген жіктің ортасынан негізгі металға дейінгі он (10) нүктеде 1 мм аралықпен өлшенеді.
Рентген дифрактометрі (D8 Discover, Bruker, Германия) Bruker XRD Commander бағдарламалық құралымен конфигурацияланған деректерді жинауға және 1,5406 Å толқын ұзындығына және 3 сканерлеу жылдамдығына сәйкес келетін энергиясы 8,04 кВ Fe-сүзгіленген Cu-K-α сәулеленуіне арналған. ° Сканерлеу диапазоны (2θ) min-1 DSS дәнекерлеулерінде бар E1, E2 және C және BM электродтары бар фазалық талдау үшін 38-103°.Rietveld нақтылау әдісі Lutterotti39 сипаттаған MAUD бағдарламалық құралын пайдаланып құрамдас фазаларды индекстеу үшін пайдаланылды.ASTM E1245-03 негізінде Image J40 бағдарламалық құралының көмегімен E1, E2 және C электродтарының дәнекерлеу қосылыстарының микроскопиялық кескіндерінің сандық металлографиялық талдауы жүргізілді.Феррит-аустениттік фазаның көлемдік үлесін, олардың орташа мәні мен ауытқуын есептеу нәтижелері кестеде келтірілген.5. Суреттегі үлгі конфигурациясында көрсетілгендей.6d, үлгілердің морфологиясын зерттеу үшін E1 және E2 электродтары бар ПМ және дәнекерленген қосылыстарға оптикалық микроскопиялық (ОМ) талдау жасалды.Үлгілер 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 және 2000 грит кремний карбиді (SiC) тегістеуішпен жылтыратылды.Содан кейін үлгілер 5 В кернеуде бөлме температурасында 10% сулы қымыздық қышқыл ерітіндісінде 10 секунд бойы электролиттік әдіспен өңделді және морфологиялық сипаттама үшін LEICA DM 2500 M оптикалық микроскопқа орналастырылды.Үлгіні одан әрі жылтырату SEM-BSE талдауы үшін 2500 грит кремний карбиді (SiC) қағазы арқылы орындалды.Сонымен қатар, дәнекерленген қосылыстар ЭҚК жабдықталған ультра жоғары ажыратымдылықтағы өрістік эмиссиялық сканерлеуші ​​электронды микроскоп (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, АҚШ) арқылы микроқұрылымға зерттелді.20 × 10 × 6 мм сынама өлшемі 120-дан 2500-ге дейінгі түрлі SiC тегістеу қағаздарын пайдаланып ұнтақталды. Үлгілер 40 г NaOH және 100 мл дистилденген суда 5 В кернеуде 15 с бойына электролиттік оюмен өңделді, содан кейін камераны азотпен тазартқаннан кейін үлгілерді талдау үшін SEM камерасында орналасқан үлгі ұстағышқа орнатылады.Қыздырылған вольфрам талшығымен жасалған электронды сәуле әртүрлі үлкейтулерде кескіндерді шығару үшін үлгіде тор жасайды және EMF нәтижелері Roche және т.б. әдістерін қолдана отырып алынды.41 және Мокоби 42.
ASTM G59-9743 және ASTM G5-1444 сәйкес электрохимиялық потенциодинамикалық поляризация әдісі 3,5% NaCl ортасында E1, E2 және C электродтарымен дәнекерленген DSS 2205 пластиналарының деградация потенциалын бағалау үшін пайдаланылды.Электрохимиялық сынақтар компьютермен басқарылатын Potentiostat-Galvanostat/ZRA аппаратының көмегімен орындалды (үлгі: PC4/750, Gamry Instruments, АҚШ).Электрохимиялық сынау үш электродты сынау қондырғысында жүргізілді: жұмыс электроды ретінде DSS 2205, эталондық электрод ретінде қаныққан каломель электроды (SCE) және қарсы электрод ретінде графит стержень.Өлшемдер ерітіндінің әрекет ету аймағы жұмыс электродының ауданы 0,78 см2 болатын электрохимиялық ұяшықты қолдану арқылы жүргізілді.Өлшемдер 1,0 мВ/с сканерлеу жылдамдығымен алдын ала тұрақтандырылған OCP (OCP қатысты) бойынша -1,0 В пен +1,6 В потенциалдар арасында жүргізілді.
E1, E2 және C электродтарымен жасалған дәнекерленген жіктердің шұңқырға төзімділігін бағалау үшін 3,5% NaCl-де электрохимиялық шұңқырдың сыни температуралық сынақтары жүргізілді.PB (пассивті және транспассивті аймақтар арасында) және E1, E2, C электродтары бар дәнекерленген үлгілердегі шұңқырлар әлеуетін анық көрсетеді. Сондықтан дәнекерлеу материалдарының шұңқырлық потенциалын дәл анықтау үшін CPT өлшемдері орындалады.CPT сынағы тот баспайтын болаттан жасалған екі жақты дәнекерлеу есептеріне45 және ASTM G150-1846 сәйкес жүргізілді.Дәнекерленетін болаттардың әрқайсысынан (S-110A, E1-110A, E2-90A) алаңы 1 см2 үлгілер кесілді, оның ішінде негіз, дәнекерлеу және HAZ аймақтары.Үлгілер стандартты металлографиялық үлгіні дайындау процедураларына сәйкес тегістеу қағазы мен 1 мкм алюминий тотығы ұнтағы суспензиясы арқылы жылтыратылды.Жылтыратудан кейін үлгілер ультрадыбыстық түрде ацетонда 2 минут бойы тазартылды.CPT сынақ ұяшығына 3,5% NaCl сынақ ерітіндісі қосылды және термостат (Neslab RTE-111) арқылы бастапқы температура 25°C-қа реттелді.25°С бастапқы сынақ температурасына жеткеннен кейін, Ar газы 15 минут үрленді, содан кейін үлгілер ұяшыққа орналастырылды, ал OCF 15 минут бойы өлшенді.Содан кейін үлгі 25°C бастапқы температурада 0,3 В кернеуді қолдану арқылы поляризацияланды және ток күші 10 мин45 өлшенді.Ерітіндіні 1 °C/мин жылдамдықпен 50 °C-қа дейін қыздыруды бастаңыз.Зерттелетін ерітіндіні қыздыру кезінде температура сенсоры ерітіндінің температурасын үздіксіз бақылау және уақыт пен температура деректерін сақтау үшін, ал ток күшін өлшеу үшін потенциостат/гальваностат қолданылады.Қарсы электрод ретінде графит электроды қолданылды және барлық потенциалдар Ag/AgCl анықтамалық электродқа қатысты өлшенді.Сынақ барысында аргонды тазарту жүргізілді.
Суретте.1 сәйкесінше сілтілі (Е1) және қышқылдық (Е2) электродтарды өндіру үшін қолданылатын F1 және F2 флюс құрамдастарының құрамын (салмақпен пайызбен) көрсетеді.Ағынның негіздік индексі дәнекерленген қосылыстардың механикалық және металлургиялық қасиеттерін болжау үшін қолданылады.F1 – негізгі индексі > 1,2 (яғни 2,40) болғандықтан сілтілі ағын деп аталатын E1 электродтарын жабу үшін қолданылатын ағынның құрамдас бөлігі, ал F2 – E2 электродтарын жабу үшін қолданылатын ағын, негізділігіне байланысты қышқыл ағыны деп аталады. индекс < 0,9 (яғни 2,40).0,40).Негіздік ағындармен қапталған электродтар қышқылдық ағындармен қапталған электродтарға қарағанда көп жағдайда жақсы механикалық қасиеттерге ие болатыны анық.Бұл сипаттама электрод E1 үшін флюс құрамы жүйесіндегі негізгі оксидтің басымдылығының функциясы болып табылады.Керісінше, E2 электродтарымен дәнекерленген қосылыстарда байқалатын қожды кетіру (бөлінушілік) және аз шашырау, құрамында рутилдің көп мөлшері бар қышқыл ағынды жабыны бар электродтарға тән.Бұл бақылау шлактың бөліну қабілетіне рутил құрамының әсері және қышқыл ағынымен қапталған электродтардың аз шашырауы қождың тез қатуына ықпал ететіндігі туралы Gill47 тұжырымдарына сәйкес келеді.E1 және E2 электродтарын жабу үшін қолданылатын флюс жүйесіндегі каолин майлаушы ретінде пайдаланылды, ал тальк ұнтағы электродтардың экструдлану қабілетін жақсартты.Флюс жүйелеріндегі калий силикатының байланыстырғыштары доғаның жақсы тұтануына және жұмыс тұрақтылығына ықпал етеді, сонымен қатар олардың жабысқақ қасиеттеріне қоса, дәнекерленген бұйымдарда шлактардың бөлінуін жақсартады.CaCO3 ағындағы таза сөндіргіш (шлактарды бөлгіш) болғандықтан және дәнекерлеу кезінде CaO және шамамен 44% СО2 термиялық ыдырауы салдарынан көп түтін шығаруға бейім болғандықтан, TiO2 (таза құрастырушы / қож түзуші ретінде) мөлшерді азайтуға көмектеседі. дәнекерлеу кезіндегі түтіннің.дәнекерлеу және осылайша Jing және т.б.48 ұсынған шлактарды ажырату мүмкіндігін жақсарту.Фтор ағыны (CaF2) - дәнекерлеудің тазалығын жақсартатын химиялық агрессивті ағын.Jastrzębska және т.б.49 осы флюс құрамының фторидті құрамының дәнекерлеу тігісінің тазалық қасиеттеріне әсері туралы хабарлады.Әдетте, доғаның тұрақтылығын жақсарту, легірлеу элементтерін қосу, шлактарды жинақтау, өнімділікті арттыру және дәнекерлеу пулы 50 сапасын жақсарту үшін дәнекерлеу аймағына флюс қосылады.
TGA-DTG қисықтары күріш.2а және 2б азот атмосферасында 30-1000°C температура диапазонында қыздыру кезінде үш сатылы салмақ жоғалтуды көрсетеді.2a және b суреттеріндегі нәтижелер негізгі және қышқылдық ағын үлгілері үшін TGA қисығы сәйкесінше 866,49°C және 849,10°C шамасында температура осіне параллель болғанша түзу төмендейтінін көрсетеді.2а және 2б-суреттегі TGA қисықтарының басында 1,30% және 0,81% салмақ жоғалту флюс компоненттерімен жұтылатын ылғалмен, сонымен қатар беттік ылғалдың булануы мен сусыздануымен байланысты.Екінші және үшінші кезеңдердегі негізгі ағын үлгілерінің негізгі ыдырауы күріш.2а 619,45°C–766,36°C және 766,36°C–866,49°C температура диапазонында орын алды және олардың салмақ жоғалту пайызы 2,84 және 9,48% құрады., тиісінше.665,23°C–745,37°C және 745,37°C–849,10°C температура диапазонында болған 7b-суреттегі қышқыл ағынының үлгілері үшін олардың пайыздық салмақ жоғалтуы, тиісінше, 0,81 және 6,73% болды. термиялық ыдырау.Флюс компоненттері бейорганикалық болғандықтан, ұшқыштар ағынды қоспамен шектеледі.Сондықтан тотықсыздану және тотығу қорқынышты.Бұл Balogun et al.51, Kamli et al.52 және Adeleke et al.53 нәтижелеріне сәйкес келеді.Суретте байқалған флюс үлгісінің массалық жоғалуының қосындысы.2a және 2b сәйкесінше 13,26% және 8,43% құрайды.Флюс үлгілерінің массалық жоғалуы күріш.2b ағынды қоспаны құрайтын негізгі оксидтер ретінде TiO2 және SiO2 (тиісінше 1843 және 1710°C) жоғары балқу нүктелеріне байланысты54,55, ал TiO2 және SiO2 балқу температурасы төмен.балқу температурасы Бастапқы оксид: суреттегі флюс үлгісіндегі CaCO3 (825 °C).2a56.Флюс қоспаларындағы бастапқы оксидтердің балқу температурасының бұл өзгерістері туралы Shi et al.54, Ringdalen et al.55 және Du et al.56 жақсы хабарлаған.2a және 2b-суреттеріндегі үздіксіз салмақ жоғалтуды бақылай отырып, Браун57 ұсынғандай, E1 және E2 электродты жабындарында қолданылатын флюс үлгілері бір сатылы ыдырауға ұшырайды деген қорытынды жасауға болады.Процестің температуралық диапазонын күріштегі туынды қисықтардан (массалық %) көруге болады.2a және b.TGA қисығы ағын жүйесі фазалық өзгеріске және кристалдануға ұшырайтын ерекше температураны дәл сипаттай алмайтындықтан, TGA туындысы ағын жүйесін дайындау үшін эндотермиялық шың ретінде әрбір құбылыстың (фазаның өзгеруі) нақты температура мәнін анықтау үшін қолданылады.
(a) E1 электродты жабу үшін сілтілі ағынның және (b) E2 электродты жабу үшін қышқылдық ағынның термиялық ыдырауын көрсететін TGA-DTG қисықтары.
4-кестеде E1, E2 және C электродтары арқылы жасалған DSS 2205 негізгі металды және дәнекерленген жіктерді спектрофотометриялық талдау және SEM-EDS талдау нәтижелері көрсетілген.Е1 және Е2 хром (Cr) мөлшері күрт төмендеп, 18,94 және 17,04%, молибден (Mo) сәйкесінше 0,06 және 0,08% құрағанын көрсетті.E1 және E2 электродтары бар дәнекерлеудің мәндері төмен.Бұл SEM-EDS талдауындағы феррит-аустениттік фаза үшін есептелген PREN мәніне сәл сәйкес келеді.Сондықтан, 4-кестеде сипатталғандай, шұңқырдың PREN төмен мәндері (E1 және E2 дәнекерлеулері) сатысында басталатынын көруге болады. Бұл дәнекерленген тігістегі қорытпаның сарқылуын және ықтимал жауын-шашынды көрсетеді.Кейіннен, E1 және E2 электродтары арқылы өндірілген дәнекерленген жіктердегі Cr және Mo легирлеуші ​​элементтердің азаюы және олардың төмен шұңқырлы эквиваленттік мәндері (PREN) 4-кестеде көрсетілген, бұл агрессивті ортада, әсіресе, төзімділікті сақтауда қиындық тудырады. хлоридті ортада.-қоршаған орта.Салыстырмалы түрде жоғары никель (Ni) мөлшері 11,14% және E1 және E2 электродтарының дәнекерленген қосылыстарындағы марганец мөлшерінің рұқсат етілген шегі теңіз суын имитациялайтын жағдайларда қолданылатын дәнекерленген жіктердің механикалық қасиеттеріне оң әсер еткен болуы мүмкін (3-сурет). ).ауыр жұмыс жағдайында DSS дәнекерленген құрылымдардың механикалық қасиеттерін жақсарту бойынша жоғары никель және марганец композициялар әсері Yuan және Oy58 және Jing және т.б.48 жұмыстарын пайдалана отырып жасалды.
(a) UTS және 0,2% шөгу YS және (b) біркелкі және толық ұзару және олардың стандартты ауытқулары үшін созылу сынағының нәтижелері.
Негізгі материалдың (БМ) және әзірленген электродтардан (E1 және E2) және коммерциялық қол жетімді электродтан (C) жасалған дәнекерленген қосылыстардың беріктік қасиеттері 90 А және 110 А екі түрлі дәнекерлеу токтарында бағаланды. 3(a) және (b) ұзарту және стандартты ауытқу деректерімен бірге 0,2% ығысуымен UTS, YS көрсетіңіз.UTS және YS 0,2% офсет нәтижелері күріштерден алынған.3a үлгі № үшін оңтайлы мәндерді көрсетеді.1 (BM), үлгі №.3 (дәнекерлеу E1), үлгі №.5 (дәнекерлеу E2) және үлгі №.6 (С бар дәнекерлеу) сәйкесінше 878 және 616 МПа, 732 және 497 МПа, 687 және 461 МПа және 769 және 549 МПа және олардың сәйкес стандартты ауытқулары.Суреттен.110 A) тиісінше 1, 2, 3, 6 және 7 нөмірлері бар үлгілер, Grocki32 ұсынған созылу сынағы кезінде 450 МПа және созылу сынағы кезінде 620 МПа асатын ең аз ұсынылатын созылу қасиеттері.90 А және 110 А дәнекерлеу токтарында № 2, № 3, № 4, № 5, № 6 және № 7 үлгілермен ұсынылған E1, E2 және C электродтары бар дәнекерлеу үлгілерінің ұзаруы, сәйкесінше пластикалық пен адалдықты көрсетеді.негізгі металдарға қатынасы.Төменгі ұзару мүмкін болатын дәнекерлеу ақауларымен немесе электрод ағынының құрамымен түсіндірілді (3б-сурет).БМ дуплексті тот баспайтын болаттан жасалған және жалпы E1, E2 және C электродтары бар дәнекерленген қосылыстар никельдің салыстырмалы түрде жоғары болуына байланысты айтарлықтай жоғары созылу қасиеттеріне ие деген қорытынды жасауға болады (4-кесте), бірақ бұл қасиет дәнекерленген қосылыстарда байқалды.Ағынның қышқылдық құрамынан аз тиімді E2 алынады.Gunn59 никель қорытпаларының дәнекерленген қосылыстардың механикалық қасиеттерін жақсартуға және фазалық тепе-теңдік пен элементтердің таралуын бақылауға әсерін көрсетті.Бұл Bang және т.б.60 ұсынғандай, қышқылдық ағынды қоспалардан жасалған электродтарға қарағанда негізгі флюсті құрамдардан жасалған электродтардың жақсы механикалық қасиеттерге ие екендігін тағы да растайды.Осылайша, жақсы созылу қасиеттері бар жаңа қапталған электродтың (E1) дәнекерленген қосылысының қасиеттері туралы бар білімге айтарлықтай үлес қосылды.
Суретте.4a және 4b суреттерінде E1, E2 және C электродтарының дәнекерленген қосылыстарының тәжірибелік үлгілерінің Викерс микроқаттылығы сипаттамалары көрсетілген.4b үлгінің екі жағында алынған қаттылық нәтижелерін көрсетеді.Е1 және Е2 электродтарымен дәнекерленген қосылыстар болып табылатын № 2, 3, 4 және 5 үлгілерді дәнекерлеу кезінде алынған қаттылық мәндері дәнекерлеу циклдерінде қатаю кезінде ірі түйіршікті құрылымға байланысты болуы мүмкін.Қаттылықтың күрт жоғарылауы №2-7 барлық үлгілердің ірі түйіршікті ҚАЗ-да да, ұсақ түйіршікті ҚАЗ-да да байқалды (2-кестедегі үлгі кодтарын қараңыз), оны микроқұрылымның мүмкін өзгеруімен түсіндіруге болады. хром-дәнекерлеу үлгілерінің нәтижесінде дәнекерленген жік шығарындыларға бай (Cr23C6) .Басқа дәнекерлеу үлгілерімен салыстырғанда 2, 3, 4 және 5, № 6 және 7 үлгілердің дәнекерленген қосылыстарының қаттылық мәндері күріш.Жоғарыдағы 4a және 4b (2-кесте).Mohammed et al.61 және Nowacki және Lukoje62 деректері бойынша, бұл жоғары феррит δ мәніне және дәнекерленген жіктегі индукцияланған қалдық кернеулерге, сондай-ақ дәнекерленген жерде Mo және Cr сияқты легирлеуші ​​элементтердің азаюына байланысты болуы мүмкін.БМ аймағындағы барлық қарастырылған тәжірибелік үлгілердің қаттылық мәндері сәйкес келетін сияқты.Дәнекерленген үлгілердің қаттылығын талдау нәтижелерінің тенденциясы басқа зерттеушілердің тұжырымдарымен сәйкес келеді61,63,64.
DSS үлгілерінің дәнекерленген қосылыстарының қаттылық мәндері (а) дәнекерленген үлгілердің жартысы және (б) дәнекерленген қосылыстардың толық бөлігі.
Дәнекерленген DSS 2205-де E1, E2 және C электродтары бар әртүрлі фазалар алынды және дифракциялық бұрыш 2\(\тета\) үшін XRD спектрлері 5-суретте көрсетілген. Аустениттің шыңдары (\(\гамма)) ) және феррит (\(\альфа\)) фазалары 43° және 44° дифракциялық бұрыштарда анықталды, бұл дәнекерленген қосылыс құрамының екі фазалы 65 баспайтын болат екенін нақты растады.DSS BM тек аустениттік (\(\гамма\)) және ферриттік (\(\альфа\)) фазаларды көрсетеді, бұл 1 және 2-суреттерде келтірілген микроқұрылымдық нәтижелерді растайды. 6c, 7c және 9c.DSS BM-де байқалатын ферриттік (\(\альфа\)) фазасы және С электродына дәнекерленген жіктегі жоғары шың оның коррозияға төзімділігін көрсетеді, өйткені бұл фаза болаттың коррозияға төзімділігін арттыруға бағытталған, өйткені Дэвисон мен Редмонд66 Cr және Mo сияқты ферритті тұрақтандырушы элементтердің болуы хлориді бар ортада материалдың пассивті қабықшасын тиімді тұрақтандырады.5-кестеде сандық металлография бойынша феррит-аустениттік фаза көрсетілген.С электродының дәнекерленген қосылыстарындағы феррит-аустениттік фазаның көлемдік үлесінің қатынасы шамамен (≈1:1) жетеді.Көлемдік үлес нәтижелерінде (5-кесте) E1 және E2 электродтарын пайдаланатын дәнекерленген жіктердің төмен ферритті (\(\альфа\)) фазалық құрамы электрохимиялық талдаумен расталған коррозиялық ортаға ықтимал сезімталдықты көрсетеді.расталған (10а,б) суреті), өйткені феррит фазасы жоғары беріктік пен хлорид әсерінен болатын кернеулі коррозия крекингінен қорғауды қамтамасыз етеді.Бұл E1 және E2 электродтарының дәнекерленген тігістерінде байқалатын төмен қаттылық мәндерімен қосымша расталады.4а,б, олар болат құрылымындағы ферриттің төмен үлес салмағынан туындайды (5-кесте).E2 электродтарын пайдаланатын дәнекерленген қосылыстарда теңгерілмеген аустениттік (\(\гамма\)) және ферриттік (\(\альфа\)) фазалардың болуы болаттың біркелкі коррозияға қарсы нақты осалдығын көрсетеді.Керісінше, Е1 және С электродтары бар дәнекерленген қосылыстардың екі фазалы болаттарының XPA спектрлері БМ нәтижелерімен бірге әдетте аустениттік және ферритті тұрақтандырғыш элементтердің болуын көрсетеді, бұл материалды құрылыста және мұнай-химия өнеркәсібінде пайдалы етеді. , өйткені Хименес және т.б.65 дәлелдеген;Дэвидсон және Редмонд66;Шамант және басқалары67.
Әртүрлі дәнекерлеу геометриясы бар E1 электродтарының дәнекерленген қосылыстарының оптикалық микросуреттері: (а) балқыту сызығын көрсететін HAZ, (b) жоғары ұлғайту кезінде балқыту сызығын көрсететін HAZ, (c) феррит-аустениттік фаза үшін BM, (d) дәнекерлеу геометриясы , (e) Маңайдағы өтпелі аймақты көрсетеді, (f) HAZ жоғары ұлғайту кезінде феррит-аустениттік фазаны көрсетеді, (g) Дәнекерлеу аймағы феррит-аустениттік фазаны көрсетеді Созылу фазасы.
Әртүрлі дәнекерлеу геометрияларындағы E2 электродтарының дәнекерлеулерінің оптикалық микросуреттері: (a) балқыту сызығын көрсететін HAZ, (b) жоғары ұлғайту кезінде балқыту сызығын көрсететін HAZ, (c) феррит-аустениттік көлемдік фаза үшін BM, (d) дәнекерлеу геометриясы, (e) ) маңайдағы өтпелі аймақты, (f) жоғары ұлғайту кезінде феррит-аустениттік фазаны көрсететін HAZ, (g) феррит-аустениттік фазаны көрсететін дәнекерлеу аймағы.
6a–c суреттері және, мысалы, әртүрлі дәнекерлеу геометрияларында E1 электроды арқылы дәнекерленген DSS қосылыстарының металлографиялық құрылымын көрсетеді (6d-сурет), оптикалық микросуреттер әртүрлі үлкейтулерде қай жерде түсірілгенін көрсетеді.Суретте.6a, b, f – феррит-аустениттің фазалық тепе-теңдік құрылымын көрсететін дәнекерленген қосылыстардың ауысу аймақтары.7a-c суреттері және мысалы, әртүрлі дәнекерлеу геометрияларында E2 электроды арқылы дәнекерленген DSS қосылысының OM-ін көрсетеді (7d-сурет), әртүрлі үлкейтулердегі OM талдау нүктелерін білдіреді.Суретте.7a,b,f феррит-аустениттік тепе-теңдікте дәнекерленген қосылыстардың ауысу аймағын көрсетіңіз.Дәнекерлеу аймағындағы OM (WZ) күріште көрсетілген.1 және сур.2. Сәйкесінше E1 және E2 6g және 7g электродтары үшін дәнекерлеулер.BM бойынша OM 1 және 2-суреттерде көрсетілген. күріш.6c, e және 7c, e сәйкесінше E1 және E2 электродтары бар дәнекерленген қосылыстардың жағдайын көрсетеді.Ашық аймақ - аустенит фазасы, ал қара қара аймақ - феррит фазасы.Біріктіру сызығының жанындағы жылу әсер ететін аймақтағы (HAZ) фазалық тепе-теңдік Cr2N тұнбаларының пайда болуын көрсетті, бұл 2-суреттегі SEM-BSE микросуреттерінде көрсетілген.8a,b және суретте расталған.9а,б.Cr2N болуы күріш үлгілерінің феррит фазасында байқалады.8a,b және дәнекерленген бөлшектердің SEM-EMF нүктелік талдауымен және ЭҚК сызық диаграммаларымен расталған (9а-б-сурет), дәнекерлеудің жоғары температурасына байланысты.Айналым хром мен азоттың енуін тездетеді, өйткені дәнекерленген тігістегі жоғары температура азоттың диффузиялық коэффициентін арттырады.Бұл нәтижелер Рамирес және басқалар.68 және Хереню және т.б.69 зерттеулерін қолдайды, бұл азоттың құрамына қарамастан, Cr2N әдетте феррит түйіршіктерінде, түйіршіктер шекараларында және α/\(\гамма\) шекараларында тұндырылады. басқа зерттеушілер.70,71.
(а) E2 бар дәнекерленген қосылыстардың SEM-ЭҚК нүктелік талдауы (1, 2 және 3);
Өкілдік үлгілердің беткі морфологиясы және олардың сәйкес ЭҚК-і күріште көрсетілген.10a–c.Суретте.10a және 10b суреттерінде сәйкесінше дәнекерлеу аймағындағы E1 және E2 электродтарын пайдаланатын дәнекерленген қосылыстардың SEM микросуреттері және олардың ЭҚК спектрлері көрсетілген және күріш.10c құрамында ешқандай тұнбасыз аустенит (\(\гамма\)) және феррит (\(\альфа\)) фазалары бар SEM микросуреттері мен ОМ ЭҚК спектрлері көрсетілген.10а-суреттегі ЭСҚ спектрінде көрсетілгендей, 6,25 мас.% Ni салыстырғанда Cr (21,69 масса%) және Mo (2,65 мас.%) пайызы феррит-аустениттік фазаның сәйкес балансының сезімін береді.Е2 электродының дәнекерленген қосылысының микроқұрылымында никельдің жоғары мөлшерімен (мас. 10,08%) салыстырғанда хром (мас. 15,97%) және молибден (мас. 1,06%) жоғары азаюы бар микроқұрылым. інжір.1. Салыстыру.ЭҚК спектрі 10b.Жіңішке түйіршікті аустениттік құрылымы бар ацикулярлық пішін күріште көрсетілген WZ.10b дәнекерленген ферриттеу элементтерінің (Cr және Mo) ықтимал сарқылуын және хром нитридінің (Cr2N) тұнбасын - аустениттік фазаны растайды.DSS дәнекерленген қосылыстарының аустениттік (\(\гамма\)) және ферриттік (\(\альфа\)) фазаларының шекаралары бойынша жауын-шашын бөлшектерінің таралуы бұл мәлімдемені растайды72,73,74.Бұл сонымен қатар оның коррозияға қарсы көрсеткіштерінің нашарлығына әкеледі, өйткені Cr 10б-суретте көрсетілгендей болаттың жергілікті коррозияға төзімділігін жақсартатын пассивті қабықшаны қалыптастырудың негізгі элементі болып саналады59,75.10c-суреттегі SEM микрографындағы БМ дәннің күшті нақтылануын көрсететінін көруге болады, өйткені оның EDS спектрінің нәтижелері Cr (23,32 масса%), Mo (3,33 масса%) және Ni (6,32 масса) көрсетеді.%) жақсы химиялық қасиеттері.%) DSS76 құрылымының феррит-аустениттік фазасының тепе-теңдік микроқұрылымын тексеру үшін маңызды легирлеуші ​​элемент ретінде.E1 электродының дәнекерленген қосылыстарының композициялық ЭМӨ спектроскопиялық талдауының нәтижелері оны құрылыста және сәл агрессивті ортада пайдалануды негіздейді, өйткені микроқұрылымдағы аустенит түзушілері мен ферритті тұрақтандырғыштар дәнекерленген қосылыстарға арналған DSS AISI 220541.72 стандартына сәйкес келеді, 77.
Дәнекерленген қосылыстардың SEM микросуреттері, мұнда (а) дәнекерлеу аймағының E1 электродының ЭҚК спектрі бар, (б) дәнекерлеу аймағының E2 электродының ЭҚК спектрі бар, (в) ОМ ЭҚК спектріне ие.
Тәжірибеде DSS дәнекерлеуінің толық ферритті (F-режимі) режимінде қататыны байқалды, аустенит ядролары феррит ерітіндісінің температурасынан төмен ядроланады, бұл негізінен хромның никельге эквиваленттік қатынасына (Creq/Nieq) тәуелді (> 1,95 режимді құрайды F) Кейбір зерттеушілер болаттың бұл әсерін феррит фазасындағы феррит түзуші элементтер ретінде Cr және Mo күшті диффузиялық қабілетіне байланысты байқады8078,79.DSS 2205 BM құрамында Cr және Mo жоғары мөлшері бар (жоғары Creq көрсетеді), бірақ E1, E2 және C электродтары бар дәнекерлеуге қарағанда Ni мазмұны төмен, бұл жоғары Creq/Nieq қатынасына ықпал етеді.Бұл 4-кестеде көрсетілгендей ағымдағы зерттеуде де айқын көрінеді, мұнда Creq/Nieq қатынасы DSS 2205 BM үшін 1,95-тен жоғары анықталды.E1, E2 және C электродтары бар дәнекерлеулер көлемді режимнің (FA режимі) жоғары болуына байланысты аустенитті-ферритті режимде (AF режимі), аустениттік режимде (А режимі) және феррит-аустениттік режимде қататынын көруге болады. .), 4-кестеде көрсетілгендей, дәнекерленген жіктегі Ni, Cr және Mo мөлшері аз, бұл Creq/Nieq қатынасының БМ-ге қарағанда төмен екенін көрсетеді.E2 электродтарының дәнекерленген жерлеріндегі бастапқы ферриттің вермикулярлы феррит морфологиясы болды және анықталған Creq/Nieq қатынасы 4-кестеде сипатталғандай 1,20 болды.
Суретте.11а 3,5% NaCl ерітіндісіндегі AISI DSS 2205 болат құрылымы үшін уақытпен салыстырғанда ашық тізбек потенциалын (OCP) көрсетеді.Көріп отырғанымыздай, ORP қисығы оң потенциалға қарай жылжиды, бұл металл үлгісінің бетінде пассивті қабықшаның пайда болуын көрсетеді, потенциалдың төмендеуі жалпыланған коррозияны көрсетеді, ал тұрақты дерлік потенциал уақыт өте келе уақыт өте келе пассивті фильм., Үлгінің беті тұрақты және Жабысқақ 77. Қисықтарда 3,5% NaCl ерітіндісі бар электролиттегі барлық үлгілер үшін тұрақты жағдайларда тәжірибелік негіздерді бейнелейді, 7 үлгіні қоспағанда (С-электродпен дәнекерлеу қосылысы), бұл аз тұрақсыздықты көрсетеді.Бұл тұрақсыздықты ерітіндідегі хлорид иондарының (Cl-) болуымен салыстыруға болады, бұл коррозия реакциясын айтарлықтай тездетеді, осылайша коррозия дәрежесін арттырады.Қолданбалы потенциалсыз OCP сканерлеу кезіндегі бақылаулар реакциядағы Cl агрессивті ортада үлгілердің кедергісі мен термодинамикалық тұрақтылығына әсер етуі мүмкін екенін көрсетті.Ма және т.б.81 және Lotho және т.б.5 Cl- субстраттардағы пассивті пленкалардың деградациясын жеделдетуде рөл атқарады, осылайша одан әрі тозуға ықпал етеді деген мәлімдемені растады.
Зерттелетін үлгілердің электрохимиялық талдауы: (а) уақытқа байланысты РСД эволюциясы және (b) 3,5% NaCl ерітіндісіндегі үлгілердің потенциодинамикалық поляризациясы.
Суретте.11b 3,5% NaCl ерітіндісінің әсерінен E1, E2 және C электродтарының дәнекерленген қосылыстарының потенциодинамикалық поляризация қисықтарының (PPC) салыстырмалы талдауын ұсынады.PPC және 3,5% NaCl ерітіндісіндегі дәнекерленген БМ үлгілері пассивті әрекетті көрсетті.5-кестеде Ecorr (коррозия потенциалы) және Epit (коррозия потенциалы) сияқты PPC қисықтарынан алынған үлгілердің электрохимиялық талдау параметрлері және олармен байланысты ауытқулар көрсетілген.E1 және E2 электродтарымен дәнекерленген № 2 және № 5 үлгілермен салыстырғанда, № 1 және 7 үлгілер (БМ және С электродымен дәнекерленген қосылыстар) NaCl ерітіндісіндегі шұңқыр коррозиясының жоғары потенциалын көрсетті (11б-сурет). ).Біріншісінің соңғысымен салыстырғанда пассивтендіру қасиетінің жоғары болуы болаттың микроқұрылымдық құрамының (аустениттік және ферриттік фазалар) және легирлеуші ​​элементтердің концентрациясының тепе-теңдігіне байланысты.Микроқұрылымда феррит және аустениттік фазалардың болуына байланысты Ресендеа және т.б.82 агрессивті медиадағы DSS пассивті әрекетін қолдады.E1 және E2 электродтарымен дәнекерленген үлгілердің төмен өнімділігі дәнекерлеу аймағында (WZ) Cr және Mo сияқты негізгі легирлеуші ​​элементтердің таусылуымен байланысты болуы мүмкін, өйткені олар феррит фазасын (Cr және Mo) тұрақтандырады. пассиваторлар Тотыққан болаттардың аустениттік фазасындағы қорытпалар.Бұл элементтердің шұңқырға төзімділікке әсері ферриттік фазаға қарағанда аустениттік фазада көбірек.Осы себепті ферриттік фаза поляризация қисығының бірінші пассивация аймағымен байланысты аустениттік фазаға қарағанда тезірек пассивациядан өтеді.Бұл элементтер ферриттік фазамен салыстырғанда аустениттік фазадағы шұңқырға төзімділігі жоғары болғандықтан, DSS шұңқырға төзімділігіне айтарлықтай әсер етеді.Демек, феррит фазасының жылдам пассивтенуі аустениттік фазаға қарағанда 81% жоғары.Cl- ерітіндісі болат пленканың пассивтену қабілетіне күшті теріс әсер еткенімен83.Демек, үлгінің пассивтендіру қабықшасының тұрақтылығы айтарлықтай төмендейді84.Кестеден.6 сонымен қатар E1 электроды бар дәнекерленген қосылыстардың коррозия потенциалы (Ecorr) E2 электроды бар дәнекерленген қосылыстармен салыстырғанда ерітіндіде біршама тұрақты емес екенін көрсетеді.Бұл сондай-ақ суреттегі E1 және E2 электродтарын пайдаланатын дәнекерленген жіктердің қаттылығының төмен мәндерімен расталады.4а,б, бұл ферриттің аздығына (5-кесте) және болаттан жасалған конструкциядағы хром мен молибденнің аз болуына байланысты (4-кесте).Модельденген теңіз ортасындағы болаттардың коррозияға төзімділігі дәнекерлеу тогы азайған сайын артады және Cr және Mo аз және феррит аз болса төмендейді деп қорытынды жасауға болады.Бұл мәлімдеме дәнекерлеу тогы сияқты дәнекерлеу параметрлерінің дәнекерленген болаттардың коррозиялық тұтастығына әсері туралы Salim et al.85 зерттеуімен сәйкес келеді.Хлорид болатқа капиллярлық сіңіру және диффузия сияқты әртүрлі жолдар арқылы енген кезде пішіні мен тереңдігі біркелкі емес шұңқырлар (шұңқыр коррозиясы) пайда болады.Қоршаған (OH-) топтары болат бетіне жай тартылып, пассивті пленканы тұрақтандыратын және болат бетіне қосымша қорғаныс беретін25,86 жоғары рН ерітінділерінде механизм айтарлықтай ерекшеленеді.No 1 және № 7 үлгілердің коррозияға ең жақсы төзімділігі негізінен болат құрылымында δ-ферриттің көп мөлшерінің (5-кесте) және Cr және Mo-ның көп мөлшерінің (кесте 4) болуына байланысты, өйткені шұңқырлы коррозия деңгейі негізінен бөлшектердің аустениттік фазалық құрылымында DSS әдісімен дәнекерленген болатта болады.Осылайша, қорытпаның химиялық құрамы дәнекерленген қосылыстардың коррозияға қарсы көрсеткіштерінде шешуші рөл атқарады87,88.Сонымен қатар, осы зерттеуде E1 және C электродтары арқылы дәнекерленген үлгілер OCP қисықтарынан E2 электроды арқылы дәнекерленгендерге қарағанда PPC қисықтарынан төмен Ecorr мәндерін көрсеткені байқалды (5-кесте).Сондықтан анодтық аймақ төменгі потенциалдан басталады.Бұл өзгеріс негізінен үлгінің бетінде пайда болған пассивация қабатының ішінара тұрақталуына және OCP89 толық тұрақтандыруға қол жеткізгенге дейін пайда болатын катодтық поляризацияға байланысты.Суретте.12a және b әртүрлі дәнекерлеу жағдайларында тәжірибе жүзінде тоттанған үлгілердің 3D оптикалық профильді кескіндерін көрсетеді.Үлгілердің шұңқырлы коррозия мөлшері 110 А жоғары дәнекерлеу тогы нәтижесінде пайда болатын төменгі шұңқыр коррозия потенциалымен ұлғаятынын көруге болады (сурет 12b), дәнекерлеу тогы қатынасы төмен дәнекерлеу тігістері үшін алынған шұңқыр коррозия өлшемімен салыстыруға болады. 90 A. (12а-сурет).Бұл Мохаммед90-ның сынаманың бетінде сырғанау жолақтары қалыптасады және субстратқа 3,5% NaCl ерітіндісімен әсер ету арқылы беттік пассивация пленкасы пайда болады, осылайша хлорид шабуыл жасай бастайды, бұл материалдың еруін тудырады.
4-кестедегі SEM-EDS талдауы әрбір аустениттік фазаның PREN мәндері барлық дәнекерленген жіктерде және БМ-де ферритке қарағанда жоғары екенін көрсетеді.Феррит/аустенит шекарасындағы шұңқырлардың басталуы осы аймақтарда орын алатын элементтердің біртексіздігі мен сегрегациясына байланысты пассивті материал қабатының бұзылуын тездетеді91.Шұңқырға төзімділік эквивалентінің (PRE) мәні жоғары болатын аустениттік фазадан айырмашылығы, ферриттік фазадағы шұңқырдың басталуы PRE мәнінің төмен болуына байланысты (4-кесте).Аустениттік фазада аустенит тұрақтандырғышының (азоттың ерігіштігі) едәуір мөлшері бар сияқты, бұл элементтің жоғары концентрациясын және, демек, шұңқырға төзімділікті қамтамасыз етеді92.
Суретте.13-суретте E1, E2 және C дәнекерлеулері үшін шұңқырдың сыни температура қисықтары көрсетілген.ASTM сынағы кезінде шұңқырдың пайда болуына байланысты ток тығыздығы 100 мкА/см2-ге дейін өскенін ескере отырып, E1 бар @110A дәнекерлеу 27,5°C ең төменгі шұңқырдың сыни температурасын, одан кейін E2 @ 90A дәнекерлеуінде CPT 40 мәнін көрсететіні анық. °C, ал C@110A жағдайында ең жоғары CPT 41°C.Бақыланатын нәтижелер поляризация сынақтарының байқалған нәтижелерімен жақсы сәйкес келеді.
Тот баспайтын болаттан жасалған дуплексті дәнекерлеудің механикалық қасиеттері мен коррозияға қарсы әрекеті жаңа E1 және E2 электродтары арқылы зерттелді.SMAW процесінде қолданылатын сілтілі электрод (E1) және қышқыл электрод (E2) жалпы қамту коэффициенті 1,7 мм және тиісінше 2,40 және 0,40 сілтілі индексі бар флюс құрамымен сәтті қапталды.Инертті ортада TGA көмегімен дайындалған ағындардың термиялық тұрақтылығы бағаланды.Флюс матрицасында TiO2 (%) жоғары мөлшерінің болуы негізгі ағынмен (Е1) қапталған электродтармен салыстырғанда қышқылдық ағынмен (Е2) қапталған электродтар үшін дәнекерленген қосылыстардан қожды кетіруді жақсартты.Екі қапталған электродтар (E1 және E2) доғаның жақсы іске қосу қабілетіне ие болса да.Дәнекерлеу шарттары, әсіресе жылуды енгізу, дәнекерлеу тогы және жылдамдығы DSS 2205 дәнекерлеу тігістерінің аустенит/феррит фазасының тепе-теңдігіне және дәнекерлеудің тамаша механикалық қасиеттеріне қол жеткізуде маңызды рөл атқарады.E1 электродымен дәнекерленген қосылыстар тамаша созылу қасиеттерін көрсетті (қиғу 0,2% YS = 497 МПа және UTS = 732 МПа), қышқыл ағынымен қапталған электродтармен салыстырғанда негізгі флюспен қапталған электродтардың жоғары негіздік индексіне ие екенін растайды.Электродтар төмен сілтілілігі бар жақсы механикалық қасиеттерді көрсетеді.Жаңа жабыны бар электродтардың дәнекерленген қосылыстарында (Е1 және Е2) феррит-аустениттік фазаның тепе-теңдігі жоқ екені анық, ол дәнекерленген жіктің OES және SEM-EDS талдауын қолдану арқылы анықталды және көлемдік үлеспен сандық түрде анықталады. дәнекерлеу.Металлография олардың SEM зерттеуін растады.микроқұрылымдар.Бұл негізінен Cr және Mo сияқты легірлеуші ​​элементтердің таусылуына және дәнекерлеу кезінде Cr2N-тің мүмкін бөлінуіне байланысты, бұл EDS желісін сканерлеу арқылы расталады.Бұл одан әрі болат құрылымындағы феррит пен легірлеуші ​​элементтердің төмен үлесіне байланысты E1 және E2 электродтары бар дәнекерленген жіктерде байқалатын төмен қаттылық мәндерімен расталады.E1 электродты пайдаланатын дәнекерлеу тігістерінің дәлелді коррозия потенциалы (Ecorr) E2 электродты пайдаланатын дәнекерленген жіктермен салыстырғанда ерітіндінің коррозиясына азырақ төзімді болып шықты.Бұл флюс қоспасының қоспасы жоқ 3,5% NaCl ортасында сыналған дәнекерленген жіктердегі жаңадан жасалған электродтардың тиімділігін растайды.Модельденген теңіз ортасындағы коррозияға төзімділік дәнекерлеу тогы азайған сайын артады деген қорытынды жасауға болады.Осылайша, карбидтер мен нитридтердің тұнбаға түсуі және E1 және E2 электродтарын пайдаланатын дәнекерленген қосылыстардың коррозияға төзімділігінің кейіннен төмендеуі дәнекерлеу тогының жоғарылауымен түсіндірілді, бұл қос мақсатты болаттан дәнекерленген қосылыстардың фазалық балансының теңгерімсіздігіне әкелді.
Сұраныс бойынша осы зерттеуге арналған деректерді тиісті автор береді.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. және Liimatainen J. Өнеркәсіптік термиялық өңдеуде ұнтақ металлургия ыстық изостатикалық престеу арқылы құрылған супер дуплексті баспайтын болаттың микроқұрылымы.Металл.алма матер.транс.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Курода Т., Икеучи К. және Китагава Ю. Заманауи баспайтын болаттарды біріктірудегі микроқұрылымды бақылау.Жетілдірілген электромагниттік энергия үшін жаңа материалдарды өңдеуде, 419–422 (2005).
Smook O. Қазіргі заманғы ұнтақ металлургиясының супер дуплексті баспайтын болаттарының микроқұрылымы мен қасиеттері.Корольдік технология институты (2004)
Lotto, TR және Babalola, P. Поляризация коррозиясының мінез-құлқы және AA1070 алюминий және кремний карбиді матрицалық композиттерінің қышқыл хлоридінің концентрациясындағы микроқұрылымдық талдауы.Сендіруші инженер.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. and Ferro P. Дәнекерлеу процесі, микроқұрылымдық өзгерістер және дуплексті және супер дуплексті баспайтын болаттардың соңғы қасиеттері.Дуплексті баспайтын болат 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Кисасоз А., Гурел С. және Карааслан А. Екі фазалы коррозияға төзімді болаттардағы тұндыру процесіне жасыту уақыты мен салқындату жылдамдығының әсері.Металл.ғылым.термиялық өңдеу.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S және Ravi K. Зертханада тамаша механикалық және коррозияға қарсы қасиеттері бар арық емес дуплексті баспайтын болаттарды (LDSS) әзірлеу.Жетілдірілген алма матер.сақтау ыдысы.794, 714 (2013 ж.).
Муркуте П., Пасебани С. және Исгор О.Б. Ұнтақ қабатында лазермен легирлеу арқылы алынған жұмсақ болаттан жасалған субстраттардағы супер дуплексті тот баспайтын болаттан жасалған қаптама қабаттарының металлургиялық және электрохимиялық қасиеттері.ғылым.Реп. 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Ошима, Т., Хабара, Ю. және Курода, К. Аустенитті баспайтын болаттардағы никельді үнемдеуге тырысады.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. және Gonome F. Арық емес дуплексті баспайтын болаттардың жаңа сериясын әзірлеу.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. NIPPON Steel техникалық есебі № 126 (2021).