Composizione chimica del tubo a spirale in acciaio inossidabile 321 Proprietà meccaniche e comportamento alla corrosione di una saldatura di acciaio inossidabile duplex con un nuovo elettrodo

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Composizione chimica del tubo a spirale in acciaio inossidabile 321

La composizione chimica dei tubi a spirale in acciaio inossidabile 321 è la seguente:
- Carbonio: 0,08% massimo
- Manganese: 2,00% massimo
- Nichel: 9,00% minimo

Proprietà meccaniche del tubo a spirale in acciaio inossidabile 321

Secondo il produttore del tubo a spirale in acciaio inossidabile 321, le proprietà meccaniche dei tubi a spirale in acciaio inossidabile 321 sono elencate di seguito: Resistenza alla trazione (psi) Resistenza allo snervamento (psi) Allungamento (%)

Applicazioni e usi del tubo a spirale in acciaio inossidabile 321

In molte applicazioni ingegneristiche, le proprietà meccaniche e di corrosione delle strutture saldate in acciaio inossidabile duplex (DSS) sono i fattori più importanti.Il presente studio ha studiato le proprietà meccaniche e la resistenza alla corrosione delle saldature di acciaio inossidabile duplex in un ambiente che simula il 3,5% di NaCl utilizzando un nuovo elettrodo appositamente progettato senza l’aggiunta di elementi di lega ai campioni di flusso.Sugli elettrodi E1 ed E2 per la saldatura delle schede DSS sono stati utilizzati rispettivamente due diversi tipi di flussi con un indice base di 2,40 e 0,40.La stabilità termica delle composizioni di flusso è stata valutata mediante analisi termogravimetrica.La composizione chimica e le proprietà meccaniche e di corrosione dei giunti saldati sono state valutate mediante spettroscopia di emissione in conformità con vari standard ASTM.La diffrazione dei raggi X viene utilizzata per determinare le fasi presenti nelle saldature DSS e la scansione elettronica con EDS viene utilizzata per ispezionare la microstruttura delle saldature.La resistenza alla trazione dei giunti saldati realizzati con gli elettrodi E1 era compresa tra 715 e 732 MPa, con gli elettrodi E2 tra 606 e 687 MPa.La corrente di saldatura è stata aumentata da 90 A a 110 A ed è stata aumentata anche la durezza.I giunti saldati con elettrodi E1 rivestiti con flussi basici hanno proprietà meccaniche migliori.La struttura in acciaio ha un'elevata resistenza alla corrosione in un ambiente al 3,5% di NaCl.Ciò conferma l'operabilità dei giunti saldati realizzati con elettrodi di nuova concezione.I risultati vengono discussi in termini di impoverimento degli elementi di lega come Cr e Mo osservato nelle saldature con elettrodi rivestiti E1 ed E2 e del rilascio di Cr2N nelle saldature realizzate utilizzando gli elettrodi E1 ed E2.
Storicamente, la prima menzione ufficiale dell'acciaio inossidabile duplex (DSS) risale al 1927, quando veniva utilizzato solo per alcune fusioni e non veniva utilizzato nella maggior parte delle applicazioni tecniche a causa del suo alto contenuto di carbonio1.Successivamente però il contenuto standard di carbonio venne ridotto al valore massimo dello 0,03% e questi acciai trovarono largo impiego in vari campi2,3.DSS è una famiglia di leghe con quantità approssimativamente uguali di ferrite e austenite.La ricerca ha dimostrato che la fase ferritica nel DSS fornisce un'eccellente protezione contro la tensocorrosione (SCC) indotta da cloruri, che rappresentava un problema importante per gli acciai inossidabili austenitici (ASS) nel 20° secolo.D’altro canto, in alcuni settori ingegneristici e altri4, la domanda di storage cresce a un tasso fino al 20% annuo.Questo innovativo acciaio a struttura bifase austeno-ferritica può essere ottenuto mediante opportuna scelta compositiva, affinazione fisico-chimica e termomeccanica.Rispetto all'acciaio inossidabile monofase, il DSS ha un carico di snervamento più elevato e una capacità superiore di resistere a SCC5, 6, 7, 8. La struttura duplex conferisce a questi acciai resistenza, tenacità e maggiore resistenza alla corrosione in ambienti aggressivi contenenti acidi, cloruri acidi, acqua di mare e prodotti chimici corrosivi9.A causa delle fluttuazioni annuali del prezzo delle leghe di nichel (Ni) nel mercato generale, la struttura DSS, in particolare il tipo a basso contenuto di nichel (DSS magro), ha ottenuto molti risultati eccezionali rispetto al ferro cubico a faccia centrata (FCC)10, 11. I principali Il problema dei progetti ASE è che sono soggetti a varie condizioni difficili.Pertanto, vari dipartimenti e aziende di ingegneria stanno cercando di promuovere acciai inossidabili alternativi a basso contenuto di nichel (Ni) che abbiano prestazioni pari o migliori dei tradizionali ASS con adeguata saldabilità e siano utilizzati in applicazioni industriali come scambiatori di calore per acqua di mare e nell'industria chimica.contenitore 13 per ambienti ad alta concentrazione di cloruri.
Nel moderno progresso tecnologico, la produzione saldata gioca un ruolo vitale.Tipicamente, gli elementi strutturali DSS vengono uniti mediante saldatura ad arco con protezione di gas o saldatura ad arco con protezione di gas.La saldatura è influenzata principalmente dalla composizione dell'elettrodo utilizzato per la saldatura.Gli elettrodi per saldatura sono costituiti da due parti: metallo e flusso.Molto spesso, gli elettrodi sono rivestiti con flusso, una miscela di metalli che, una volta decomposti, rilasciano gas e formano una scoria protettiva per proteggere la saldatura dalla contaminazione, aumentare la stabilità dell'arco e aggiungere un componente legante per migliorare la qualità della saldatura14 .Ghisa, alluminio, acciaio inossidabile, acciaio dolce, acciaio ad alta resistenza, rame, ottone e bronzo sono alcuni dei metalli degli elettrodi di saldatura, mentre cellulosa, polvere di ferro e idrogeno sono alcuni dei materiali di flusso utilizzati.A volte alla miscela di fondente vengono aggiunti anche sodio, titanio e potassio.
Alcuni ricercatori hanno provato a studiare l'effetto della configurazione degli elettrodi sull'integrità meccanica e contro la corrosione delle strutture in acciaio saldate.Singh et al.15 hanno studiato l'effetto della composizione del flusso sull'allungamento e sulla resistenza alla trazione delle saldature saldate mediante saldatura ad arco sommerso.I risultati mostrano che CaF2 e NiO sono i principali determinanti della resistenza alla trazione rispetto alla presenza di FeMn.Chirag et al.16 hanno studiato i composti SMAW variando la concentrazione di rutilo (TiO2) in una miscela di flusso per elettrodi.Si è riscontrato che le proprietà della microdurezza aumentavano a causa dell'aumento della percentuale e della migrazione di carbonio e silicio.Kumar [17] ha studiato la progettazione e lo sviluppo di flussi agglomerati per la saldatura ad arco sommerso di lamiere di acciaio.Nwigbo e Atuanya18 hanno studiato l'uso di leganti di silicato di sodio ricchi di potassio per la produzione di flussi di saldatura ad arco e hanno trovato saldature con un'elevata resistenza alla trazione di 430 MPa e una struttura del grano accettabile.Lothongkum et al.19 hanno utilizzato un metodo potenziocinetico per studiare la frazione volumetrica dell'austenite nell'acciaio inossidabile duplex 28Cr–7Ni–O–0,34N in una soluzione di NaCl satura di aria ad una concentrazione del 3,5% in peso.in condizioni di pH.e 27°C.Sia gli acciai inossidabili duplex che quelli micro duplex mostrano lo stesso effetto dell'azoto sul comportamento alla corrosione.L'azoto non ha influenzato il potenziale o la velocità di corrosione a pH 7 e 10, tuttavia, il potenziale di corrosione a pH 10 era inferiore rispetto a pH 7. D'altra parte, a tutti i livelli di pH studiati, il potenziale ha iniziato ad aumentare con l'aumento del contenuto di azoto .Lacerda et al.20 hanno studiato la vaiolatura degli acciai inossidabili duplex UNS S31803 e UNS S32304 in una soluzione di NaCl al 3,5% utilizzando la polarizzazione potenziodinamica ciclica.In una soluzione al 3,5% in peso di NaCl, sulle due piastre di acciaio esaminate sono stati riscontrati segni di vaiolatura.L'acciaio UNS S31803 ha un potenziale di corrosione (Ecorr), un potenziale di vaiolatura (Epit) e una resistenza alla polarizzazione (Rp) più elevati rispetto all'acciaio UNS S32304.L'acciaio UNS S31803 ha una ripassività maggiore rispetto all'acciaio UNS S32304.Secondo uno studio di Jiang et al.[21], il picco di riattivazione corrispondente alla doppia fase (fase austenite e ferrite) dell'acciaio inossidabile duplex comprende fino al 65% della composizione di ferrite e la densità di corrente di riattivazione della ferrite aumenta con l'aumentare del tempo di trattamento termico.È noto che le fasi austenitica e ferritica presentano diverse reazioni elettrochimiche a diversi potenziali elettrochimici21,22,23,24.Abdo et al.25 hanno utilizzato misurazioni potenziodinamiche della spettroscopia di polarizzazione e della spettroscopia di impedenza elettrochimica per studiare la corrosione indotta elettrochimicamente della lega 2205 DSS saldata al laser in acqua di mare artificiale (3,5% NaCl) in condizioni di acidità e alcalinità variabili.È stata osservata corrosione per vaiolatura sulle superfici esposte dei campioni DSS testati.Sulla base di questi risultati, è stato stabilito che esiste una relazione proporzionale tra il pH del mezzo dissolvente e la resistenza del film formato nel processo di trasferimento di carica, che influenza direttamente la formazione della vaiolatura e le sue specifiche.Lo scopo di questo studio era comprendere in che modo una composizione di elettrodi di saldatura di nuova concezione influisce sull'integrità meccanica e resistente all'usura del DSS 2205 saldato in un ambiente NaCl al 3,5%.
I minerali di flusso (ingredienti) utilizzati nelle formulazioni di rivestimento degli elettrodi erano carbonato di calcio (CaCO3) dal distretto di Obajana, stato di Kogi, Nigeria, fluoruro di calcio (CaF2) dallo stato di Taraba, Nigeria, biossido di silicio (SiO2), polvere di talco (Mg3Si4O10(OH ) )2) e rutilo (TiO2) sono stati ottenuti da Jos, Nigeria, mentre il caolino (Al2(OH)4Si2O5) è stato ottenuto da Kankara, stato di Katsina, Nigeria.Come legante viene utilizzato il silicato di potassio, ottenuto dall'India.
Come mostrato nella Tabella 1, gli ossidi costituenti sono stati pesati in modo indipendente su una bilancia digitale.È stato quindi miscelato con un legante di silicato di potassio (23% in peso) in un miscelatore elettrico (modello: 641-048) della Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) per 30 minuti per ottenere una pasta semisolida omogenea.Il flusso misto umido viene pressato in una forma cilindrica dalla bricchettatrice e immesso nella camera di estrusione ad una pressione compresa tra 80 e 100 kg/cm2, e dalla camera di alimentazione del filo viene immesso nell'estrusore del filo inossidabile da 3,15 mm di diametro.Il flusso viene alimentato attraverso un sistema ugello/matrice e iniettato nell'estrusore per estrudere gli elettrodi.È stato ottenuto un fattore di copertura di 1,70 mm, dove il fattore di copertura è definito come il rapporto tra il diametro dell'elettrodo e il diametro del trefolo.Quindi gli elettrodi rivestiti sono stati essiccati all'aria per 24 ore e poi calcinati in un forno a muffola (modello PH-248-0571/5448) a 150–250 °C\(-\) per 2 ore.Utilizzare l'equazione per calcolare l'alcalinità del flusso.(1) 26;
La stabilità termica dei campioni di flusso delle composizioni E1 ed E2 è stata determinata utilizzando l'analisi termogravimetrica (TGA).Un campione di circa 25,33 mg di flusso è stato caricato nel TGA per l'analisi.Gli esperimenti sono stati condotti in un mezzo inerte ottenuto da un flusso continuo di N2 ad una velocità di 60 ml/min.Il campione è stato riscaldato da 30°C a 1000°C ad una velocità di riscaldamento di 10°C/min.Seguendo i metodi menzionati da Wang et al.27, Xu et al.28 e Dagwa et al.29, la decomposizione termica e la perdita di peso dei campioni a determinate temperature sono state valutate dai grafici TGA.
Elabora due piastre DSS da 300 x 60 x 6 mm per prepararle alla saldatura.La scanalatura a V è stata progettata con uno spazio alla radice di 3 mm, un foro alla radice di 2 mm e un angolo di scanalatura di 60°.La piastra è stata quindi risciacquata con acetone per rimuovere possibili contaminanti.Saldare le piastre utilizzando un saldatore ad arco metallico schermato (SMAW) con polarità positiva dell'elettrodo a corrente continua (DCEP) utilizzando elettrodi rivestiti (E1 ed E2) e un elettrodo di riferimento (C) con un diametro di 3,15 mm.La lavorazione a scarica elettrica (EDM) (modello: Excetek-V400) è stata utilizzata per lavorare provini di acciaio saldati per prove meccaniche e caratterizzazione della corrosione.La Tabella 2 mostra il codice di esempio e la descrizione, mentre la Tabella 3 mostra i vari parametri operativi di saldatura utilizzati per saldare la scheda DSS.L'equazione (2) viene utilizzata per calcolare l'apporto termico corrispondente.
Utilizzando uno spettrometro a emissione ottica (OES) Bruker Q8 MAGELLAN con una lunghezza d'onda da 110 a 800 nm e un software di database SQL, è stata determinata la composizione chimica dei giunti saldati degli elettrodi E1, E2 e C, nonché campioni del metallo base.sfrutta lo spazio tra l'elettrodo e il campione di metallo da testare. Genera energia elettrica sotto forma di scintilla.Un campione dei componenti viene vaporizzato e spruzzato, seguito da eccitazione atomica, che successivamente emette uno spettro di righe specifico31.Per l'analisi qualitativa del campione, il tubo fotomoltiplicatore misura la presenza di uno spettro dedicato per ciascun elemento, nonché l'intensità dello spettro.Quindi utilizzare l'equazione per calcolare il numero di resistenza alla vaiolatura equivalente (PREN).(3) Il rapporto 32 e il diagramma di stato della WRC 1992 vengono utilizzati per calcolare gli equivalenti di cromo e nichel (Creq e Nieq) dalle equazioni.(4) e (5) sono rispettivamente 33 e 34;
Si noti che il PREN tiene conto solo dell'impatto positivo dei tre elementi principali Cr, Mo e N, mentre il fattore di azoto x è compreso tra 16 e 30.In genere, x viene selezionato dall'elenco di 16, 20 o 30. Nella ricerca sugli acciai inossidabili duplex, un valore intermedio di 20 viene comunemente utilizzato per calcolare i valori PREN35,36.
I giunti saldati realizzati utilizzando diversi elettrodi sono stati sottoposti a prova di trazione su una macchina di prova universale (Instron 8800 UTM) a una velocità di deformazione di 0,5 mm/min in conformità con ASTM E8-21.La resistenza alla trazione (UTS), la resistenza allo snervamento al taglio dello 0,2% (YS) e l'allungamento sono stati calcolati secondo ASTM E8-2137.
Le saldature DSS 2205 sono state prima rettificate e lucidate utilizzando diverse granulometrie (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 e 1200) prima dell'analisi della durezza.I campioni saldati sono stati realizzati con gli elettrodi E1, E2 e C. La durezza è misurata in dieci (10) punti dal centro della saldatura al metallo base con un intervallo di 1 mm.
Diffrattometro a raggi X (D8 Discover, Bruker, Germania) configurato con il software Bruker XRD Commander per la raccolta dati e radiazione Cu-K-α filtrata con Fe con un'energia di 8,04 keV corrispondente a una lunghezza d'onda di 1,5406 Å e una velocità di scansione di 3 ° L'intervallo di scansione (2θ) min-1 è compreso tra 38 e 103° per l'analisi di fase con gli elettrodi E1, E2 e C e BM presenti nelle saldature DSS.Per indicizzare le fasi costituenti è stato utilizzato il metodo di raffinamento Rietveld utilizzando il software MAUD descritto da Lutterotti39.Sulla base di ASTM E1245-03, è stata effettuata un'analisi metallografica quantitativa delle immagini microscopiche dei giunti saldati degli elettrodi E1, E2 e C utilizzando il software Image J40.I risultati del calcolo della frazione volumetrica della fase ferrite-austenitica, il loro valore medio e la loro deviazione sono riportati nella tabella.5. Come mostrato nella configurazione di esempio in fig.6d, l'analisi al microscopio ottico (OM) è stata eseguita su PM e giunti saldati con gli elettrodi E1 ed E2 per studiare la morfologia dei campioni.I campioni sono stati lucidati con carta vetrata al carburo di silicio (SiC) da 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 e 2000.I campioni sono stati quindi attaccati elettroliticamente in una soluzione acquosa di acido ossalico al 10% a temperatura ambiente alla tensione di 5 V per 10 s e posizionati su un microscopio ottico LEICA DM 2500 M per la caratterizzazione morfologica.Un'ulteriore lucidatura del campione è stata eseguita utilizzando carta al carburo di silicio (SiC) a grana 2500 per l'analisi SEM-BSE.Inoltre, la microstruttura dei giunti saldati è stata esaminata utilizzando un microscopio elettronico a scansione a emissione di campo (SEM) ad altissima risoluzione (FEI NOVA NANOSEM 430, USA) dotato di un campo elettromagnetico.Un campione di 20 × 10 × 6 mm è stato macinato utilizzando varie carte abrasive SiC di dimensioni comprese tra 120 e 2500. I campioni sono stati incisi elettroliticamente in 40 g di NaOH e 100 ml di acqua distillata a una tensione di 5 V per 15 s, quindi montato su un portacampioni, situato nella camera SEM, per analizzare i campioni dopo aver spurgato la camera con azoto.Un fascio di elettroni generato da un filamento di tungsteno riscaldato crea un reticolo sul campione per produrre immagini a vari ingrandimenti e i risultati EMF sono stati ottenuti utilizzando i metodi di Roche et al.41 e Mokobi 42 .
Un metodo di polarizzazione potenziodinamica elettrochimica secondo ASTM G59-9743 e ASTM G5-1444 è stato utilizzato per valutare il potenziale di degradazione delle piastre DSS 2205 saldate con elettrodi E1, E2 e C in un ambiente NaCl al 3,5%.I test elettrochimici sono stati eseguiti utilizzando un apparato potenziostato-galvanostato/ZRA controllato da computer (modello: PC4/750, Gamry Instruments, USA).I test elettrochimici sono stati eseguiti su una configurazione di prova a tre elettrodi: DSS 2205 come elettrodo di lavoro, elettrodo a calomelano saturo (SCE) come elettrodo di riferimento e asta di grafite come controelettrodo.Le misurazioni sono state effettuate utilizzando una cella elettrochimica, in cui l'area di azione della soluzione era l'area dell'elettrodo di lavoro di 0,78 cm2.Le misurazioni sono state effettuate tra potenziali da -1,0 V a +1,6 V su un OCP prestabilizzato (rispetto all'OCP) a una velocità di scansione di 1,0 mV/s.
Sono stati eseguiti test della temperatura critica per vaiolatura elettrochimica in NaCl al 3,5% per valutare la resistenza alla vaiolatura delle saldature effettuate con gli elettrodi E1, E2 e C.chiaramente sul potenziale di vaiolatura nel PB (tra le regioni passiva e transpassiva) e provini saldati con E1, E2, elettrodi C. Pertanto, le misurazioni CPT vengono eseguite per determinare con precisione il potenziale di vaiolatura dei materiali di consumo per saldatura.I test CPT sono stati condotti in conformità ai rapporti sulle saldature di acciaio inossidabile duplex45 e ASTM G150-1846.Da ciascuno degli acciai da saldare (S-110A, E1-110A, E2-90A), sono stati tagliati campioni con un'area di 1 cm2, comprese le zone di base, di saldatura e ZTA.I campioni sono stati lucidati utilizzando carta vetrata e un impasto liquido di polvere di allumina da 1 µm in conformità con le procedure standard di preparazione dei campioni metallografici.Dopo la lucidatura, i campioni sono stati puliti ad ultrasuoni in acetone per 2 minuti.Una soluzione di prova NaCl al 3,5% è stata aggiunta alla cella di prova CPT e la temperatura iniziale è stata regolata a 25°C utilizzando un termostato (Neslab RTE-111).Dopo aver raggiunto la temperatura di prova iniziale di 25°C, il gas Ar è stato insufflato per 15 minuti, quindi i campioni sono stati posti nella cella e l'OCF è stato misurato per 15 minuti.Il campione è stato quindi polarizzato applicando una tensione di 0,3 V ad una temperatura iniziale di 25°C e la corrente è stata misurata per 10 minuti45.Iniziare a riscaldare la soluzione a una velocità compresa tra 1 °C/min e 50 °C.Durante il riscaldamento della soluzione di prova, il sensore di temperatura viene utilizzato per monitorare continuamente la temperatura della soluzione e memorizzare i dati di tempo e temperatura, mentre il potenziostato/galvanostato viene utilizzato per misurare la corrente.Come controelettrodo è stato utilizzato un elettrodo di grafite e tutti i potenziali sono stati misurati rispetto all'elettrodo di riferimento Ag/AgCl.Durante tutto il test è stato eseguito lo spurgo dell'argon.
Nella fig.1 mostra la composizione (in percentuale in peso) dei componenti del flusso F1 e F2 utilizzati per la produzione rispettivamente di elettrodi alcalini (E1) e acidi (E2).L'indice di basicità del flusso viene utilizzato per prevedere le proprietà meccaniche e metallurgiche dei giunti saldati.F1 è il componente del flusso utilizzato per rivestire gli elettrodi E1, chiamato flusso alcalino perché il suo indice basico è > 1,2 (cioè 2,40), e F2 è il flusso utilizzato per rivestire gli elettrodi E2, chiamato flusso acido per la sua basicità indice < 0,9 (cioè 2,40).0,40).È chiaro che gli elettrodi rivestiti con flussi basici nella maggior parte dei casi hanno proprietà meccaniche migliori rispetto agli elettrodi rivestiti con flussi acidi.Questa caratteristica è funzione della dominanza dell'ossido basico nel sistema di composizione del flusso per l'elettrodo E1.Al contrario, la rimozione delle scorie (separabilità) e i bassi spruzzi osservati nei giunti saldati con elettrodi E2 sono caratteristici degli elettrodi con rivestimento acido con un alto contenuto di rutilo.Questa osservazione è coerente con le scoperte di Gill47 secondo cui l'effetto del contenuto di rutilo sulla staccabilità delle scorie e i bassi spruzzi degli elettrodi rivestiti con flusso acido contribuiscono al rapido congelamento delle scorie.Il caolino nel sistema di flusso utilizzato per rivestire gli elettrodi E1 ed E2 è stato utilizzato come lubrificante e la polvere di talco ha migliorato l'estrusione degli elettrodi.I leganti di silicato di potassio nei sistemi di flusso contribuiscono a una migliore accensione dell'arco e stabilità delle prestazioni e, oltre alle loro proprietà adesive, migliorano la separazione delle scorie nei prodotti saldati.Poiché CaCO3 è un interruttore netto (rompi scorie) nel flusso e tende a generare molto fumo durante la saldatura a causa della decomposizione termica in CaO e circa il 44% di CO2, il TiO2 (come costruttore di rete/formatore di scorie) aiuta a ridurre la quantità di fumo durante la saldatura.saldatura e quindi migliorare la staccabilità delle scorie come suggerito da Jing et al.48.Il flusso di fluoro (CaF2) è un flusso chimicamente aggressivo che migliora la pulizia della saldatura.Jastrzębska et al.49 hanno riportato l'effetto della composizione di fluoro di questa composizione di fondente sulle proprietà di pulizia della saldatura.Tipicamente, il flusso viene aggiunto all'area di saldatura per migliorare la stabilità dell'arco, aggiungere elementi di lega, accumulare scorie, aumentare la produttività e migliorare la qualità del bagno di saldatura 50.
Le curve TGA-DTG mostrate nelle Figg.2a e 2b mostrano una perdita di peso in tre fasi in seguito al riscaldamento nell'intervallo di temperature di 30–1000°C in un'atmosfera di azoto.I risultati nelle Figure 2a e b mostrano che per i campioni di flusso basici e acidi, la curva TGA scende dritta fino a diventare parallela all'asse della temperatura, rispettivamente intorno a 866,49°C e 849,10°C.La perdita di peso dell'1,30% e dello 0,81% all'inizio delle curve TGA nelle Fig. 2a e 2b è dovuta all'umidità assorbita dai componenti del flusso, nonché all'evaporazione e alla disidratazione dell'umidità superficiale.Le principali decomposizioni dei campioni del flusso principale al secondo e terzo stadio in fig.2a si è verificata negli intervalli di temperatura 619,45°C–766,36°C e 766,36°C–866,49°C e la percentuale della loro perdita di peso è stata del 2,84 e del 9,48%., rispettivamente.Mentre per i campioni di flusso acido nella Fig. 7b, che erano negli intervalli di temperatura di 665,23°C–745,37°C e 745,37°C–849,10°C, la loro perdita percentuale di peso era rispettivamente di 0,81 e 6,73%, attribuita a decomposizione termica.Poiché i componenti del fondente sono inorganici, le sostanze volatili sono limitate alla miscela del fondente.Pertanto, la riduzione e l'ossidazione sono terribili.Ciò è coerente con i risultati di Balogun et al.51, Kamli et al.52 e Adeleke et al.53.La somma della perdita di massa del campione di flusso osservata in fig.2a e 2b sono rispettivamente del 13,26% e dell'8,43%.Minore perdita di massa dei campioni di flusso in fig.2b è dovuto agli elevati punti di fusione di TiO2 e SiO2 (1843 e 1710°C rispettivamente) come i principali ossidi che compongono la miscela di fondente54,55, mentre TiO2 e SiO2 hanno punti di fusione più bassi.punto di fusione Ossido primario: CaCO3 (825 °C) nel campione di flusso in fig.2a56.Questi cambiamenti nel punto di fusione degli ossidi primari nelle miscele di fondenti sono ben riportati da Shi et al.54, Ringdalen et al.55 e Du et al.56.Osservando la continua perdita di peso nelle Figure 2a e 2b, si può concludere che i campioni di flusso utilizzati nei rivestimenti degli elettrodi E1 ed E2 subiscono una decomposizione in una fase, come suggerito da Brown57.L'intervallo di temperatura del processo può essere visto dalle curve derivate (% in peso) in fig.2a e b.Poiché la curva TGA non può descrivere accuratamente la temperatura specifica alla quale il sistema di flusso subisce cambiamento di fase e cristallizzazione, la derivata TGA viene utilizzata per determinare l'esatto valore di temperatura di ciascun fenomeno (cambio di fase) come picco endotermico per preparare il sistema di flusso.
Curve TGA-DTG che mostrano la decomposizione termica di (a) flusso alcalino per il rivestimento dell'elettrodo E1 e (b) flusso acido per il rivestimento dell'elettrodo E2.
La tabella 4 mostra i risultati dell'analisi spettrofotometrica e dell'analisi SEM-EDS del metallo base DSS 2205 e delle saldature realizzate utilizzando gli elettrodi E1, E2 e C.E1 ed E2 hanno mostrato che il contenuto di cromo (Cr) è diminuito drasticamente a 18,94 e 17,04%, mentre il contenuto di molibdeno (Mo) era rispettivamente di 0,06 e 0,08%.i valori delle saldature con elettrodi E1 ed E2 sono inferiori.Questo è leggermente in linea con il valore PREN calcolato per la fase ferritico-austenitica dall'analisi SEM-EDS.Si può quindi notare che la vaiolatura inizia nella fase con bassi valori di PREN (saldature da E1 ed E2), sostanzialmente come descritto nella Tabella 4. Ciò è indicativo di impoverimento e possibile precipitazione della lega nella saldatura.Successivamente, la riduzione del contenuto di elementi di lega Cr e Mo nelle saldature prodotte utilizzando gli elettrodi E1 ed E2 e i loro bassi valori equivalenti di vaiolatura (PREN) sono mostrati nella Tabella 4, il che crea un problema per il mantenimento della resistenza in ambienti aggressivi, soprattutto in ambienti clorurati.-ambiente contenitivo.Il contenuto relativamente elevato di nichel (Ni) pari all'11,14% e il limite consentito di contenuto di manganese nei giunti saldati degli elettrodi E1 ed E2 potrebbero aver avuto un effetto positivo sulle proprietà meccaniche delle saldature utilizzate in condizioni che simulano l'acqua di mare (Fig. 3 ).sono stati realizzati utilizzando il lavoro di Yuan e Oy58 e Jing et al.48 sull'effetto di composizioni ad alto contenuto di nichel e manganese sul miglioramento delle proprietà meccaniche delle strutture saldate DSS in condizioni operative severe.
Risultati dei test di trazione per (a) UTS e abbassamento dello 0,2% YS e (b) allungamento uniforme e completo e relative deviazioni standard.
Le proprietà di resistenza del materiale di base (BM) e dei giunti saldati realizzati con gli elettrodi sviluppati (E1 ed E2) e un elettrodo disponibile in commercio (C) sono stati valutati con due diverse correnti di saldatura di 90 A e 110 A. 3(a) e (b) mostrano UTS, YS con un offset dello 0,2%, insieme ai dati di allungamento e deviazione standard.I risultati di offset UTS e YS dello 0,2% ottenuti dalle Figg.3a riportano i valori ottimali per il campione n.1 (BM), campione n.3 (saldatura E1), campione n.5 (saldatura E2) e campione n.6 (saldature con C) sono 878 e 616 MPa, 732 e 497 MPa, 687 e 461 MPa e 769 e 549 MPa, rispettivamente, e le rispettive deviazioni standard.Dalla fig.110 A) sono campioni numerati 1, 2, 3, 6 e 7, rispettivamente, con proprietà tensili minime raccomandate superiori a 450 MPa nella prova di trazione e 620 MPa nella prova di trazione proposta da Grocki32.L'allungamento dei campioni di saldatura con gli elettrodi E1, E2 e C, rappresentato dai campioni n. 2, n. 3, n. 4, n. 5, n. 6 e n. 7, a correnti di saldatura di 90 A e 110 A, rispettivamente, riflette plasticità e onestà.relazione ai metalli vili.Il minor allungamento è stato spiegato da possibili difetti di saldatura o dalla composizione del flusso dell'elettrodo (Fig. 3b).Si può concludere che l'acciaio inossidabile duplex BM e i giunti saldati con elettrodi E1, E2 e C in generale hanno proprietà di trazione significativamente più elevate a causa del loro contenuto di nichel relativamente elevato (Tabella 4), ma questa proprietà è stata osservata nei giunti saldati.L'E2 meno efficace si ottiene dalla composizione acida del flusso.Gunn59 ha dimostrato l'effetto delle leghe di nichel sul miglioramento delle proprietà meccaniche dei giunti saldati e sul controllo dell'equilibrio di fase e della distribuzione degli elementi.Ciò conferma ancora una volta il fatto che gli elettrodi realizzati con composizioni di flusso basico hanno proprietà meccaniche migliori rispetto agli elettrodi realizzati con miscele di flusso acide, come suggerito da Bang et al.60.Pertanto, è stato dato un contributo significativo alle conoscenze esistenti sulle proprietà del giunto saldato del nuovo elettrodo rivestito (E1) con buone proprietà di trazione.
Nella fig.Le figure 4a e 4b mostrano le caratteristiche di microdurezza Vickers di campioni sperimentali di giunti saldati degli elettrodi E1, E2 e C. 4a mostra i risultati di durezza ottenuti da una direzione del campione (da WZ a BM), e in fig.4b mostra i risultati di durezza ottenuti su entrambi i lati del campione.I valori di durezza ottenuti durante la saldatura dei campioni n. 2, 3, 4 e 5, che sono giunti saldati con elettrodi E1 ed E2, possono essere dovuti alla struttura a grana grossa durante la solidificazione nei cicli di saldatura.È stato osservato un forte aumento della durezza sia nella HAZ a grana grossa che in quella a grana fine di tutti i campioni n. 2-7 (vedere i codici dei campioni nella Tabella 2), che può essere spiegato da un possibile cambiamento nella microstruttura di le saldature risultanti da campioni di cromo sono ricche di emissioni (Cr23C6).Rispetto ad altri campioni di saldatura 2, 3, 4 e 5, i valori di durezza dei giunti saldati dei campioni n. 6 e 7 nelle Figg.4a e 4b sopra (Tabella 2).Secondo Mohammed et al.61 e Nowacki e Lukoje62, ciò potrebbe essere dovuto all'elevato valore δ della ferrite e alle tensioni residue indotte nella saldatura, nonché all'esaurimento di elementi di lega come Mo e Cr nella saldatura.I valori di durezza di tutti i campioni sperimentali considerati nell'area del BM sembrano essere coerenti.L'andamento dei risultati dell'analisi della durezza dei provini saldati è coerente con le conclusioni di altri ricercatori61,63,64.
Valori di durezza dei giunti saldati dei provini DSS (a) mezza sezione dei provini saldati e (b) sezione completa dei giunti saldati.
Sono state ottenute le varie fasi presenti nel DSS 2205 saldato con elettrodi E1, E2 e C e gli spettri XRD per l'angolo di diffrazione 2\(\theta\) sono mostrati in Fig. 5. Picchi di austenite (\(\gamma\) ) e le fasi di ferrite (\(\alpha\)) sono state identificate ad angoli di diffrazione di 43° e 44°, confermando in modo definitivo che la composizione della saldatura è acciaio inossidabile 65 bifase.che DSS BM mostra solo fasi austenitica (\(\gamma\)) e ferritica (\(\alpha\)), confermando i risultati microstrutturali presentati nelle Figure 1 e 2. 6c, 7c e 9c.La fase ferritica (\(\alpha\)) osservata con DSS BM e l'elevato picco nella saldatura all'elettrodo C sono indicativi della sua resistenza alla corrosione, poiché questa fase mira ad aumentare la resistenza alla corrosione dell'acciaio, come hanno osservato Davison e Redmond66 Come affermato, la presenza di elementi stabilizzanti la ferrite, quali Cr e Mo, stabilizza efficacemente il film passivo del materiale in ambienti contenenti cloruri.La tabella 5 mostra la fase ferrite-austenitica mediante metallografia quantitativa.Il rapporto della frazione volumetrica della fase ferrite-austenitica nei giunti saldati dell'elettrodo C è pari a circa (≈1:1).La composizione della fase a basso contenuto di ferrite (\(\alfa\)) delle saldature utilizzando gli elettrodi E1 ed E2 nei risultati della frazione volumetrica (Tabella 5) indica una possibile sensibilità ad un ambiente corrosivo, che è stata confermata dall'analisi elettrochimica.confermato (Fig. 10a,b)), poiché la fase ferritica fornisce elevata resistenza e protezione contro la tensocorrosione indotta da cloruri.Ciò è ulteriormente confermato dai bassi valori di durezza osservati nelle saldature degli elettrodi E1 ed E2 in fig.4a,b, causati dalla bassa percentuale di ferrite nella struttura in acciaio (Tabella 5).La presenza di fasi austenitiche (\(\gamma\)) e ferritiche (\(\alpha\)) sbilanciate nei giunti saldati utilizzando elettrodi E2 indicano l'effettiva vulnerabilità dell'acciaio all'attacco di corrosione uniforme.Al contrario, gli spettri XPA degli acciai bifase dei giunti saldati con elettrodi E1 e C, insieme ai risultati di BM, indicano solitamente la presenza di elementi stabilizzanti austenitici e ferritici, che rendono il materiale utile nell'edilizia e nell'industria petrolchimica , perché hanno sostenuto Jimenez et al.65;Davidson e Redmond66;Shamant e altri67.
Micrografie ottiche di giunti saldati di elettrodi E1 con diverse geometrie di saldatura: (a) HAZ che mostra la linea di fusione, (b) HAZ che mostra la linea di fusione a maggiore ingrandimento, (c) BM per la fase ferritico-austenitica, (d) geometria della saldatura , (e) Mostra la zona di transizione vicina, (f) HAZ mostra la fase ferritico-austenitica con un ingrandimento maggiore, (g) La zona di saldatura mostra la fase ferritico-austenitica Fase di trazione.
Micrografie ottiche di saldature con elettrodi E2 in varie geometrie di saldatura: (a) HAZ che mostra la linea di fusione, (b) HAZ che mostra la linea di fusione a un ingrandimento maggiore, (c) BM per la fase sfusa ferritico-austenitica, (d) geometria della saldatura, (e) ) che mostra la zona di transizione nelle vicinanze, (f) HAZ che mostra la fase ferritico-austenitica a maggiore ingrandimento, (g) zona di saldatura che mostra la fase ferritico-austenitica.
Le Figure 6a-c e, ad esempio, mostrano la struttura metallografica dei giunti DSS saldati utilizzando un elettrodo E1 con varie geometrie di saldatura (Figura 6d), indicando dove sono state scattate le micrografie ottiche a diversi ingrandimenti.Nella fig.6a, b, f – zone di transizione dei giunti saldati, che dimostrano la struttura di equilibrio di fase della ferrite-austenite.Le Figure 7a-c e, ad esempio, mostrano anche l'OM di un giunto DSS saldato utilizzando un elettrodo E2 con varie geometrie di saldatura (Figura 7d), che rappresentano i punti di analisi OM a diversi ingrandimenti.Nella fig.7a,b,f mostrano la zona di transizione di un giunto saldato in equilibrio ferritico-austenitico.OM nella zona di saldatura (WZ) è mostrato in fig.1 e fig.2. Saldature per gli elettrodi E1 ed E2 6g e 7g, rispettivamente.OM su BM è mostrato nelle Figure 1 e 2. In fig.6c, e e 7c, e mostrano rispettivamente il caso di giunti saldati con elettrodi E1 ed E2.L'area chiara è la fase austenite e l'area nero scuro è la fase ferrite.Gli equilibri di fase nella zona termicamente alterata (HAZ) vicino alla linea di fusione indicavano la formazione di precipitati di Cr2N, come mostrato nelle micrografie SEM-BSE nelle Figg.8a,b e confermato in fig.9a,b.La presenza di Cr2N osservata nella fase ferrite dei campioni nelle Figg.8a,b e confermato dall'analisi puntuale SEM-EMF e dai diagrammi lineari EMF delle parti saldate (Fig. 9a-b), è dovuto alla temperatura del calore di saldatura più elevata.La circolazione accelera l'introduzione di cromo e azoto, poiché l'elevata temperatura nella saldatura aumenta il coefficiente di diffusione dell'azoto.Questi risultati supportano gli studi di Ramirez et al.68 e Herenyu et al.69 che mostrano che, indipendentemente dal contenuto di azoto, Cr2N è solitamente depositato sui grani di ferrite, sui bordi dei grani e sui bordi α/\(\gamma\), come suggerito anche da altri ricercatori.70.71.
(a) analisi SEM-EMF spot (1, 2 e 3) di un giunto saldato con E2;
La morfologia superficiale dei campioni rappresentativi e i corrispondenti campi elettromagnetici sono mostrati nelle Figg.10a-c.Nella fig.Le figure 10a e 10b mostrano le micrografie SEM e i relativi spettri EMF di giunti saldati utilizzando gli elettrodi E1 ed E2 rispettivamente nella zona di saldatura, e in fig.10c mostra micrografie SEM e spettri EMF di OM contenenti fasi di austenite (\(\gamma\)) e ferrite (\(\alpha\)) senza precipitati.Come mostrato nello spettro EDS in Fig. 10a, la percentuale di Cr (21,69 in peso%) e Mo (2,65 in peso%) rispetto al 6,25% in peso di Ni dà un'idea del corrispondente equilibrio della fase ferrite-austenitica.Microstruttura con un'elevata riduzione del contenuto di cromo (15,97 in peso%) e molibdeno (1,06 in peso%) rispetto ad un elevato contenuto di nichel (10,08 in peso%) nella microstruttura del giunto saldato dell'elettrodo E2, mostrato in Fico.1. Confronta.Spettro EMF 10b.La forma aciculare con struttura austenitica a grana più fine vista nella WZ mostrata in fig.10b conferma il possibile impoverimento degli elementi ferritizzanti (Cr e Mo) nella saldatura e la precipitazione del nitruro di cromo (Cr2N) – la fase austenitica.La distribuzione delle particelle di precipitazione lungo i confini delle fasi austenitica (\(\gamma\)) e ferritica (\(\alpha\)) dei giunti saldati DSS conferma questa affermazione72,73,74.Ciò si traduce anche in una scarsa prestazione alla corrosione, poiché il Cr è considerato l'elemento principale per la formazione di un film passivo che migliora la resistenza alla corrosione locale dell'acciaio59,75 come mostrato in Fig. 10b.Si può vedere che il BM nella micrografia SEM in Fig. 10c mostra un forte affinamento del grano poiché i risultati dello spettro EDS mostrano Cr (23,32 in peso), Mo (3,33 in peso%) e Ni (6,32 in peso).%) buone proprietà chimiche.%) come importante elemento di lega per il controllo della microstruttura di equilibrio della fase ferrite-austenitica della struttura DSS76.I risultati dell'analisi spettroscopica compositiva EMF dei giunti saldati dell'elettrodo E1 ne giustificano l'uso in edilizia e in ambienti leggermente aggressivi, poiché i formatori di austenite e gli stabilizzanti di ferrite nella microstruttura sono conformi alla norma DSS AISI 220541.72 per i giunti saldati, 77.
Micrografie SEM di giunti saldati, dove (a) l'elettrodo E1 della zona di saldatura ha uno spettro EMF, (b) l'elettrodo E2 della zona di saldatura ha uno spettro EMF, (c) OM ha uno spettro EMF.
In pratica, è stato osservato che le saldature DSS solidificano in modalità completamente ferritica (modalità F), con nuclei di austenite nucleanti al di sotto della temperatura del solvo ferritico, che dipende principalmente dal rapporto equivalente cromo/nichel (Creq/Nieq) (> 1.95 costituisce la modalità F) Alcuni ricercatori hanno notato questo effetto dell'acciaio a causa della forte capacità di diffusione di Cr e Mo come elementi che formano ferrite nella fase ferritica8078,79.È chiaro che DSS 2205 BM contiene una quantità elevata di Cr e Mo (mostrando un Creq più elevato), ma ha un contenuto di Ni inferiore rispetto alla saldatura con elettrodi E1, E2 e C, il che contribuisce a un rapporto Creq/Nieq più elevato.Ciò è evidente anche nel presente studio, come mostrato nella Tabella 4, dove il rapporto Creq/Nieq è stato determinato per DSS 2205 BM superiore a 1,95.Si può vedere che le saldature con gli elettrodi E1, E2 e C induriscono rispettivamente in modalità austenitico-ferritica (modalità AF), modalità austenitica (modalità A) e modalità ferritico-austenitica, a causa del maggiore contenuto di modalità bulk (modalità FA) .), come mostrato nella Tabella 4, il contenuto di Ni, Cr e Mo nella saldatura è inferiore, indicando che il rapporto Creq/Nieq è inferiore a quello di BM.La ferrite primaria nelle saldature dell'elettrodo E2 aveva una morfologia di ferrite vermicolare e il rapporto Creq/Nieq determinato era 1,20 come descritto nella Tabella 4.
Nella fig.11a mostra il potenziale di circuito aperto (OCP) in funzione del tempo per una struttura in acciaio AISI DSS 2205 in una soluzione di NaCl al 3,5%.Si può notare che la curva ORP si sposta verso un potenziale più positivo, indicando la comparsa di un film passivo sulla superficie del campione di metallo, una caduta di potenziale indica corrosione generalizzata e un potenziale pressoché costante nel tempo indica la formazione di un film passivo nel tempo., La superficie del campione è stabile e ha un adesivo 77. Le curve rappresentano i substrati sperimentali in condizioni stabili per tutti i campioni in un elettrolita contenente una soluzione di NaCl al 3,5%, ad eccezione del campione 7 (giunto saldato con elettrodo C), che mostra poca instabilità.Questa instabilità può essere paragonata alla presenza di ioni cloruro (Cl-) in soluzione, che possono accelerare notevolmente la reazione di corrosione, aumentando così il grado di corrosione.Le osservazioni durante la scansione OCP senza potenziale applicato hanno mostrato che il Cl nella reazione può influenzare la resistenza e la stabilità termodinamica dei campioni in ambienti aggressivi.Ma et al.81 e Lotho et al.5 hanno confermato l'affermazione che il Cl- svolge un ruolo nell'accelerare la degradazione dei film passivi sui substrati, contribuendo così a un'ulteriore usura.
Analisi elettrochimica dei campioni studiati: (a) evoluzione della RSD in funzione del tempo e (b) polarizzazione potenziodinamica dei campioni in soluzione di NaCl al 3,5%.
Nella fig.11b presenta un'analisi comparativa delle curve di polarizzazione potenziodinamica (PPC) dei giunti saldati degli elettrodi E1, E2 e C sotto l'influenza di una soluzione di NaCl al 3,5%.I campioni di BM saldati in PPC e soluzione di NaCl al 3,5% hanno mostrato un comportamento passivo.La tabella 5 mostra i parametri di analisi elettrochimica dei campioni ottenuti dalle curve PPC, come Ecorr (potenziale di corrosione) ed Epit (potenziale di corrosione per vaiolatura) e le loro deviazioni associate.Rispetto ad altri campioni n. 2 e n. 5, saldati con gli elettrodi E1 ed E2, i campioni n. 1 e n. 7 (BM e giunti saldati con elettrodo C) hanno mostrato un alto potenziale di corrosione per vaiolatura nella soluzione di NaCl (Fig. 11b ).Le maggiori proprietà passivanti dei primi rispetto ai secondi sono dovute all'equilibrio della composizione microstrutturale dell'acciaio (fasi austenitiche e ferritiche) e alla concentrazione degli elementi di lega.A causa della presenza di fasi ferritiche e austenitiche nella microstruttura, Resendea et al.82 hanno sostenuto il comportamento passivo dei DSS nei media aggressivi.Le basse prestazioni dei campioni saldati con elettrodi E1 ed E2 possono essere associate all'esaurimento dei principali elementi di lega, come Cr e Mo, nella zona di saldatura (WZ), poiché stabilizzano la fase ferritica (Cr e Mo), agiscono come passivatori Leghe in fase austenitica di acciai ossidati.L'effetto di questi elementi sulla resistenza alla vaiolatura è maggiore nella fase austenitica che in quella ferritica.Per questo motivo la fase ferritica subisce passivazione più velocemente della fase austenitica associata alla prima regione di passivazione della curva di polarizzazione.Questi elementi hanno un impatto significativo sulla resistenza alla vaiolatura DSS a causa della loro maggiore resistenza alla vaiolatura nella fase austenitica rispetto alla fase ferritica.Pertanto la passivazione rapida della fase ferritica è superiore dell'81% rispetto a quella della fase austenite.Sebbene il Cl- in soluzione abbia un forte effetto negativo sulla capacità passivante del film di acciaio83.Di conseguenza, la stabilità del film passivante del campione sarà notevolmente ridotta84.Dalla tabella.6 mostra anche che il potenziale di corrosione (Ecorr) dei giunti saldati con elettrodo E1 è leggermente meno stabile in soluzione rispetto ai giunti saldati con elettrodo E2.Ciò è confermato anche dai bassi valori di durezza delle saldature utilizzando gli elettrodi E1 ed E2 in fig.4a,b, dovuto al basso contenuto di ferrite (Tabella 5) e al basso contenuto di cromo e molibdeno (Tabella 4) nella struttura in acciaio di cui è composta.Si può concludere che la resistenza alla corrosione degli acciai nell'ambiente marino simulato aumenta con la diminuzione della corrente di saldatura e diminuisce con un basso contenuto di Cr e Mo e un basso contenuto di ferrite.Questa affermazione è coerente con uno studio di Salim et al.85 sull'effetto dei parametri di saldatura come la corrente di saldatura sull'integrità della corrosione degli acciai saldati.Quando il cloruro penetra nell'acciaio attraverso vari mezzi, come l'assorbimento e la diffusione capillare, si formano cavità (corrosione per vaiolatura) di forma e profondità irregolari.Il meccanismo è significativamente diverso nelle soluzioni a pH più elevato in cui i gruppi circostanti (OH-) sono semplicemente attratti dalla superficie dell'acciaio, stabilizzando la pellicola passiva e fornendo una protezione aggiuntiva alla superficie dell'acciaio25,86.La migliore resistenza alla corrosione dei campioni n. 1 e n. 7 è dovuta principalmente alla presenza nella struttura in acciaio di una grande quantità di δ-ferrite (Tabella 5) e di una grande quantità di Cr e Mo (Tabella 4), poiché la il livello di corrosione per vaiolatura è presente principalmente negli acciai saldati con il metodo DSS, nella struttura in fase austenitica delle parti.Pertanto, la composizione chimica della lega gioca un ruolo decisivo nella prestazione alla corrosione del giunto saldato87,88.Inoltre, è stato osservato che i provini saldati utilizzando gli elettrodi E1 e C in questo studio mostravano valori Ecorr inferiori dalle curve PPC rispetto a quelli saldati utilizzando l'elettrodo E2 dalle curve OCP (Tabella 5).Pertanto, la regione dell'anodo inizia con un potenziale inferiore.Questo cambiamento è dovuto principalmente alla stabilizzazione parziale dello strato di passivazione formato sulla superficie del campione e alla polarizzazione catodica che si verifica prima che venga raggiunta la completa stabilizzazione di OCP89.Nella fig.12a e b mostrano immagini del profilatore ottico 3D di campioni corrosi sperimentalmente in varie condizioni di saldatura.Si può vedere che la dimensione della corrosione per vaiolatura dei campioni aumenta con il minore potenziale di corrosione per vaiolatura creato dall'elevata corrente di saldatura di 110 A (Fig. 12b), paragonabile alla dimensione della corrosione per vaiolatura ottenuta per saldature con un rapporto di corrente di saldatura inferiore pari a 90 A. (Fig. 12a).Ciò conferma l'affermazione di Mohammed90 secondo cui sulla superficie del campione si formano bande di scorrimento per distruggere il film di passivazione superficiale esponendo il substrato a una soluzione di NaCl al 3,5% in modo che il cloruro inizi ad attaccare, provocando la dissoluzione del materiale.
L’analisi SEM-EDS in Tabella 4 mostra che i valori PREN di ciascuna fase austenitica sono superiori a quelli della ferrite in tutte le saldature e BM.L’inizio della vaiolatura all’interfaccia ferrite/austenite accelera la distruzione dello strato di materiale passivo a causa della disomogeneità e della segregazione degli elementi che si verificano in queste aree91.A differenza della fase austenitica, dove il valore di resistenza equivalente alla vaiolatura (PRE) è più alto, l'innesco della vaiolatura nella fase ferritica è dovuto al valore PRE più basso (Tabella 4).La fase austenite sembra contenere una quantità significativa di stabilizzante dell'austenite (solubilità dell'azoto), che fornisce una maggiore concentrazione di questo elemento e, quindi, una maggiore resistenza alla vaiolatura92.
Nella fig.La Figura 13 mostra le curve della temperatura critica per vaiolatura per le saldature E1, E2 e C.Dato che la densità di corrente è aumentata a 100 µA/cm2 a causa della vaiolatura durante il test ASTM, è chiaro che la saldatura a 110 A con E1 ha mostrato una temperatura critica minima di vaiolatura di 27,5°C seguita dalla saldatura E2 a 90 A mostra un CPT di 40 °C, e nel caso di C@110A il CPT più alto è 41°C.I risultati osservati sono in buon accordo con i risultati osservati dei test di polarizzazione.
Le proprietà meccaniche e il comportamento alla corrosione delle saldature di acciaio inossidabile duplex sono stati studiati utilizzando i nuovi elettrodi E1 ed E2.L'elettrodo alcalino (E1) e l'elettrodo acido (E2) utilizzati nel processo SMAW sono stati rivestiti con successo con una composizione di fondente con un rapporto di copertura complessivo di 1,7 mm e un indice alcalino di 2,40 e 0,40, rispettivamente.È stata valutata la stabilità termica dei flussi preparati utilizzando TGA in un mezzo inerte.La presenza di un elevato contenuto di TiO2 (%) nella matrice del flusso ha migliorato la rimozione delle scorie delle saldature per elettrodi rivestiti con flusso acido (E2) rispetto agli elettrodi rivestiti con flusso basico (E1).Sebbene i due elettrodi rivestiti (E1 ed E2) abbiano una buona capacità di innesco dell'arco.Le condizioni di saldatura, in particolare l'apporto di calore, la corrente di saldatura e la velocità, svolgono un ruolo fondamentale nel raggiungimento dell'equilibrio di fase austenite/ferrite delle saldature DSS 2205 e delle eccellenti proprietà meccaniche della saldatura.I giunti saldati con l'elettrodo E1 hanno mostrato eccellenti proprietà a trazione (taglio 0,2% YS = 497 MPa e UTS = 732 MPa), confermando che gli elettrodi rivestiti con flusso basico hanno un elevato indice di basicità rispetto agli elettrodi rivestiti con flusso acido.Gli elettrodi presentano migliori proprietà meccaniche con bassa alcalinità.È ovvio che nei giunti saldati di elettrodi con nuovo rivestimento (E1 ed E2) non esiste l'equilibrio della fase ferrite-austenitica, che è stato rilevato mediante analisi OES e SEM-EDS della saldatura e quantificato dalla frazione volumetrica in la saldatura.La metallografia ha confermato il loro studio al SEM.microstrutture.Ciò è dovuto principalmente all'esaurimento degli elementi leganti come Cr e Mo e al possibile rilascio di Cr2N durante la saldatura, confermato dalla scansione della linea EDS.Ciò è ulteriormente supportato dai bassi valori di durezza osservati nelle saldature con elettrodi E1 ed E2 a causa della loro bassa percentuale di ferrite ed elementi di lega nella struttura dell'acciaio.L'Evidence Corrosion Potential (Ecorr) delle saldature utilizzando l'elettrodo E1 si è rivelato leggermente meno resistente alla corrosione della soluzione rispetto alle saldature utilizzando l'elettrodo E2.Ciò conferma l'efficacia degli elettrodi di nuova concezione nelle saldature testate in un ambiente con una concentrazione di NaCl al 3,5% senza la composizione della lega della miscela di flusso.Si può concludere che la resistenza alla corrosione nell'ambiente marino simulato aumenta al diminuire della corrente di saldatura.Pertanto, la precipitazione di carburi e nitruri e la conseguente diminuzione della resistenza alla corrosione dei giunti saldati utilizzando gli elettrodi E1 ed E2 è stata spiegata da un aumento della corrente di saldatura, che ha portato ad uno squilibrio nel bilancio di fase dei giunti saldati da acciai a doppio scopo.
Su richiesta, i dati per questo studio saranno forniti dal rispettivo autore.
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