องค์ประกอบทางเคมีของท่อขดสแตนเลส 321 คุณสมบัติทางกลและพฤติกรรมการกัดกร่อนของการเชื่อมสแตนเลสดูเพล็กซ์ด้วยอิเล็กโทรดใหม่

ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.comคุณกำลังใช้เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่มีการรองรับ CSS แบบจำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดต (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
แถบเลื่อนแสดงสามบทความต่อสไลด์ใช้ปุ่มย้อนกลับและปุ่มถัดไปเพื่อเลื่อนไปตามสไลด์ หรือใช้ปุ่มตัวควบคุมสไลด์ที่ส่วนท้ายเพื่อเลื่อนไปตามแต่ละสไลด์

องค์ประกอบทางเคมีของท่อคอยล์สแตนเลส 321

องค์ประกอบทางเคมีของท่อขดสแตนเลส 321 มีดังนี้:
- คาร์บอน: สูงสุด 0.08%
- แมงกานีส: สูงสุด 2.00%
- นิกเกิล: ขั้นต่ำ 9.00%

คุณสมบัติทางกลของท่อขดสแตนเลส 321

ตามที่ผู้ผลิตท่อขดสแตนเลส 321 สมบัติทางกลของท่อขดสแตนเลส 321 มีตารางดังนี้: ความต้านแรงดึง (psi) ความแรงของผลผลิต (psi) การยืดตัว (%)

การใช้งานและการใช้ท่อคอยล์สแตนเลส 321

ในงานวิศวกรรมหลายประเภท คุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อนของโครงสร้างรอยเชื่อมสแตนเลสดูเพล็กซ์ (DSS) เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดการศึกษาในปัจจุบันเป็นการตรวจสอบคุณสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อนของการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ในสภาพแวดล้อมที่จำลอง NaCl 3.5% โดยใช้อิเล็กโทรดใหม่ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษโดยไม่ต้องเติมองค์ประกอบอัลลอยด์ลงในตัวอย่างฟลักซ์ฟลักซ์สองประเภทที่แตกต่างกันที่มีดัชนีพื้นฐาน 2.40 และ 0.40 ถูกนำมาใช้กับอิเล็กโทรด E1 และ E2 สำหรับการเชื่อมบอร์ด DSS ตามลำดับความคงตัวทางความร้อนขององค์ประกอบฟลักซ์ได้รับการประเมินโดยใช้การวิเคราะห์ทางเทอร์โมกราวิเมตริกองค์ประกอบทางเคมี ตลอดจนคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อนของรอยเชื่อมได้รับการประเมินโดยใช้สเปกโทรสโกปีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตามมาตรฐาน ASTM ต่างๆการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ใช้เพื่อกำหนดเฟสที่มีอยู่ในรอยเชื่อม DSS และใช้การสแกนอิเล็กตรอนด้วย EDS เพื่อตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของรอยเชื่อมความต้านทานแรงดึงของรอยเชื่อมที่ทำโดยอิเล็กโทรด E1 อยู่ภายใน 715-732 MPa โดยอิเล็กโทรด E2 – 606-687 MPaกระแสเชื่อมเพิ่มขึ้นจาก 90 A เป็น 110 A และความแข็งก็เพิ่มขึ้นด้วยข้อต่อเชื่อมที่มีอิเล็กโทรด E1 ที่เคลือบด้วยฟลักซ์พื้นฐานมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่าโครงสร้างเหล็กมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงในสภาพแวดล้อม NaCl 3.5%สิ่งนี้เป็นการยืนยันความสามารถในการทำงานของรอยเชื่อมที่ทำจากอิเล็กโทรดที่พัฒนาขึ้นใหม่ผลลัพธ์ที่ได้จะกล่าวถึงในแง่ของการสูญเสียองค์ประกอบอัลลอยด์ เช่น Cr และ Mo ที่พบในรอยเชื่อมที่มีอิเล็กโทรดเคลือบ E1 และ E2 และการปลดปล่อย Cr2N ในรอยเชื่อมที่ใช้อิเล็กโทรด E1 และ E2
ในอดีต การกล่าวถึงเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (DSS) อย่างเป็นทางการครั้งแรกเกิดขึ้นตั้งแต่ปี 1927 ซึ่งใช้สำหรับการหล่อบางประเภทเท่านั้น และไม่ได้ใช้ในการใช้งานทางเทคนิคส่วนใหญ่ เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูง1แต่ต่อมาปริมาณคาร์บอนมาตรฐานลดลงเหลือค่าสูงสุด 0.03% และเหล็กเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ2,3DSS เป็นตระกูลโลหะผสมที่มีเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์ในปริมาณเท่ากันโดยประมาณการวิจัยแสดงให้เห็นว่าเฟสเฟอร์ริติกใน DSS ให้การป้องกันที่ดีเยี่ยมต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดที่เกิดจากคลอไรด์ (SCC) ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติก (ASS) ในศตวรรษที่ 20ในทางกลับกัน ความต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลในด้านวิศวกรรมและอุตสาหกรรมอื่นๆ4 มีการเติบโตในอัตราสูงถึง 20% ต่อปีเหล็กกล้านวัตกรรมใหม่ที่มีโครงสร้างออสเทนนิติก-เฟอร์ริติกสองเฟสนี้สามารถหาได้จากการเลือกองค์ประกอบที่เหมาะสม การกลั่นทางกายภาพ-เคมี และเทอร์โมเมคานิกเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมเฟสเดียว DSS มีความแข็งแรงของผลผลิตที่สูงกว่าและความสามารถที่เหนือกว่าในการทนต่อ SCC5, 6, 7, 8 โครงสร้างดูเพล็กซ์ทำให้เหล็กเหล่านี้มีความแข็งแกร่ง ความเหนียว และความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่มีใครเทียบได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งประกอบด้วยกรด กรดคลอไรด์ น้ำทะเลและสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน9.เนื่องจากความผันผวนของราคาโลหะผสมนิกเกิล (Ni) ในตลาดทั่วไปในแต่ละปี โครงสร้าง DSS โดยเฉพาะประเภทนิกเกิลต่ำ (DSS แบบบาง) จึงประสบความสำเร็จอย่างโดดเด่นมากมายเมื่อเทียบกับเหล็กที่มีลูกบาศก์ตรงกลางหน้า (FCC) 10, 11 หลัก ปัญหาของการออกแบบ ASE อยู่ที่ว่าต้องอยู่ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยต่างๆดังนั้น แผนกวิศวกรรมและบริษัทต่างๆ จึงพยายามส่งเสริมเหล็กกล้าไร้สนิมนิกเกิลต่ำ (Ni) ทางเลือกที่ทำงานได้ดีหรือดีกว่า ASS แบบดั้งเดิมที่มีความสามารถในการเชื่อมที่เหมาะสม และใช้ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากน้ำทะเลและอุตสาหกรรมเคมีคอนเทนเนอร์ 13 สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ความเข้มข้นสูง
ในความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสมัยใหม่ การผลิตแบบเชื่อมมีบทบาทสำคัญโดยทั่วไปแล้ว สมาชิกโครงสร้าง DSS จะเชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมอาร์กที่มีฉนวนป้องกันแก๊สหรือการเชื่อมอาร์กที่มีฉนวนป้องกันแก๊สองค์ประกอบของอิเล็กโทรดที่ใช้ในการเชื่อมได้รับผลกระทบจากการเชื่อมเป็นหลักลวดเชื่อมประกอบด้วยสองส่วน: โลหะและฟลักซ์ส่วนใหญ่แล้ว อิเล็กโทรดจะถูกเคลือบด้วยฟลักซ์ ซึ่งเป็นส่วนผสมของโลหะที่เมื่อสลายตัวจะปล่อยก๊าซและสร้างตะกรันป้องกันเพื่อป้องกันการเชื่อมจากการปนเปื้อน เพิ่มความเสถียรของส่วนโค้ง และเพิ่มส่วนประกอบอัลลอยด์เพื่อปรับปรุงคุณภาพของการเชื่อม14 .เหล็กหล่อ อลูมิเนียม สแตนเลส เหล็กเหนียว เหล็กความแข็งแรงสูง ทองแดง ทองเหลือง และทองแดงเป็นโลหะอิเล็กโทรดการเชื่อมบางส่วน ในขณะที่เซลลูโลส ผงเหล็ก และไฮโดรเจนเป็นวัสดุฟลักซ์บางส่วนที่ใช้บางครั้งโซเดียม ไทเทเนียม และโพแทสเซียมก็ถูกเติมลงในส่วนผสมฟลักซ์ด้วย
นักวิจัยบางคนได้พยายามศึกษาผลกระทบของการกำหนดค่าอิเล็กโทรดต่อความสมบูรณ์ทางกลและการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็กเชื่อมซิงห์ และคณะ15 ตรวจสอบผลกระทบขององค์ประกอบฟลักซ์ต่อการยืดตัวและความต้านทานแรงดึงของรอยเชื่อมที่เชื่อมโดยการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มใต้น้ำผลการวิจัยพบว่า CaF2 และ NiO เป็นตัวกำหนดหลักของความต้านทานแรงดึงเมื่อเปรียบเทียบกับการมี FeMnChirag และคณะ 16 ตรวจสอบสารประกอบ SMAW โดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของรูไทล์ (TiO2) ในส่วนผสมฟลักซ์ของอิเล็กโทรดพบว่าคุณสมบัติของความแข็งระดับไมโครเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของเปอร์เซ็นต์และการอพยพของคาร์บอนและซิลิคอนKumar [17] ศึกษาการออกแบบและพัฒนาฟลักซ์ที่เกาะเป็นก้อนสำหรับการเชื่อมอาร์กแบบจมอยู่ใต้น้ำของเหล็กแผ่นNwigbo และ Atuanya18 ตรวจสอบการใช้สารยึดเกาะโซเดียมซิลิเกตที่อุดมไปด้วยโพแทสเซียมสำหรับการผลิตฟลักซ์การเชื่อมอาร์ก และพบรอยเชื่อมที่มีความต้านทานแรงดึงสูงถึง 430 MPa และโครงสร้างเกรนที่ยอมรับได้โลทองคำ และคณะ ใช้วิธีการโพเทนทิโอไคเนติกส์เพื่อศึกษาสัดส่วนปริมาตรของออสเทนไนต์ในเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 28Cr–7Ni–O–0.34N ในสารละลาย NaCl อิ่มตัวในอากาศที่ความเข้มข้น 3.5% โดยน้ำหนักภายใต้สภาวะ pHและ 27°Cสเตนเลสดูเพล็กซ์และไมโครดูเพล็กซ์แสดงผลแบบเดียวกันของไนโตรเจนต่อพฤติกรรมการกัดกร่อนไนโตรเจนไม่ส่งผลต่อศักยภาพในการกัดกร่อนหรืออัตราที่ pH 7 และ 10 อย่างไรก็ตาม ศักยภาพในการกัดกร่อนที่ pH 10 นั้นต่ำกว่าที่ pH 7 ในทางกลับกัน ที่การศึกษาทุกระดับ pH ศักยภาพเริ่มเพิ่มขึ้นตามปริมาณไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้น .ลาเซอร์ดา และคณะ20 ศึกษาการเจาะหลุมของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ UNS S31803 และ UNS S32304 ในสารละลาย NaCl 3.5% โดยใช้โพลาไรเซชันแบบโพเทนชิโอไดนามิกแบบไซคลิกในสารละลาย NaCl 3.5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก พบสัญญาณของการเกิดรูพรุนบนแผ่นเหล็กทั้งสองที่ตรวจสอบเหล็กกล้า UNS S31803 มีศักยภาพในการกัดกร่อน (Ecorr) ศักยภาพในการเกิดรูพรุน (Epit) และความต้านทานโพลาไรเซชัน (Rp) สูงกว่าเหล็กกล้า UNS S32304เหล็กกล้า UNS S31803 มีความสามารถในการส่งกลับสูงกว่าเหล็กกล้า UNS S32304จากการศึกษาของ Jiang และคณะ[21] จุดสูงสุดของการเปิดใช้งานใหม่ที่สอดคล้องกับเฟสคู่ (เฟสออสเทนไนต์และเฟสเฟอร์ไรต์) ของสเตนเลสดูเพล็กซ์ประกอบด้วยองค์ประกอบเฟอร์ไรต์มากถึง 65% และความหนาแน่นกระแสการเปิดใช้งานเฟอร์ไรต์จะเพิ่มขึ้นตามเวลาการรักษาความร้อนที่เพิ่มขึ้นเป็นที่ทราบกันดีว่าเฟสออสเทนนิติกและเฟอร์ริติกแสดงปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่แตกต่างกันที่ศักย์ไฟฟ้าเคมีต่างกัน21,22,23,24Abdo และคณะ 25 ใช้การวัดโพเทนชิโอไดนามิกของโพลาไรเซชันสเปกโทรสโกปีและสเปกโทรสโกอิมพีแดนซ์อิมพีแดนซ์เคมีไฟฟ้าเพื่อศึกษาการกัดกร่อนที่เกิดจากเคมีไฟฟ้าของโลหะผสม 2205 DSS ที่เชื่อมด้วยเลเซอร์ในน้ำทะเลเทียม (3.5% NaCl) ภายใต้สภาวะความเป็นกรดและด่างที่แตกต่างกันตรวจพบการกัดกร่อนแบบรูพรุนบนพื้นผิวที่เปิดโล่งของชิ้นงาน DSS ที่ทดสอบจากการค้นพบเหล่านี้ พบว่ามีความสัมพันธ์เป็นสัดส่วนระหว่าง pH ของตัวกลางที่ละลายกับความต้านทานของฟิล์มที่เกิดขึ้นในกระบวนการถ่ายโอนประจุ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการก่อตัวของรูพรุนและข้อมูลจำเพาะการศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทำความเข้าใจว่าองค์ประกอบของอิเล็กโทรดการเชื่อมที่พัฒนาขึ้นใหม่ส่งผลต่อความสมบูรณ์ทางกลและความทนทานต่อการสึกหรอของการเชื่อม DSS 2205 ในสภาพแวดล้อม NaCl 3.5% อย่างไร
แร่ธาตุฟลักซ์ (ส่วนผสม) ที่ใช้ในสูตรการเคลือบอิเล็กโทรด ได้แก่ แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) จากเขต Obajana, Kogi State, ไนจีเรีย, แคลเซียมฟลูออไรด์ (CaF2) จากรัฐ Taraba, ไนจีเรีย, ซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2), แป้งทัลคัม (Mg3Si4O10(OH) ) )2) และรูไทล์ (TiO2) ได้มาจาก Jos ประเทศไนจีเรีย และดินขาว (Al2(OH)4Si2O5) ได้มาจาก Kankara รัฐ Katsina ประเทศไนจีเรียโพแทสเซียมซิลิเกตใช้เป็นสารยึดเกาะได้มาจากอินเดีย
ดังที่แสดงในตารางที่ 1 ออกไซด์ที่เป็นส่วนประกอบได้รับการชั่งน้ำหนักอย่างอิสระบนเครื่องชั่งดิจิทัลจากนั้นนำไปผสมกับสารยึดเกาะโพแทสเซียมซิลิเกต (23% โดยน้ำหนัก) ในเครื่องผสมไฟฟ้า (รุ่น: 641-048) จาก Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) เป็นเวลา 30 นาทีเพื่อให้ได้เนื้อครีมกึ่งแข็งที่เป็นเนื้อเดียวกันฟลักซ์ผสมแบบเปียกจะถูกอัดให้เป็นรูปทรงทรงกระบอกจากเครื่องอัดก้อนและป้อนเข้าไปในห้องอัดรีดที่ความดัน 80 ถึง 100 กก./ซม.2 และจากห้องป้อนลวดจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องอัดรีดลวดสเตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.15 มม.ฟลักซ์จะถูกป้อนผ่านระบบหัวฉีด/ดาย และฉีดเข้าไปในเครื่องอัดรีดเพื่อรีดอิเล็กโทรดได้รับปัจจัยความครอบคลุม 1.70 มม. โดยที่ปัจจัยความครอบคลุมถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดต่อเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวจากนั้น อิเล็กโทรดที่เคลือบจะถูกทำให้แห้งในอากาศเป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นเผาในเตาเผา (รุ่น PH-248-0571/5448) ที่อุณหภูมิ 150–250 °C\(-\) เป็นเวลา 2 ชั่วโมงใช้สมการเพื่อคำนวณความเป็นด่างของการไหล(1) 26;
ความคงตัวทางความร้อนของตัวอย่างฟลักซ์ขององค์ประกอบ E1 และ E2 ถูกกำหนดหาโดยใช้การวิเคราะห์ทางเทอร์โมกราวิเมทริก (TGA)โหลดตัวอย่างฟลักซ์ประมาณ 25.33 มก. ลงใน TGA เพื่อการวิเคราะห์การทดลองดำเนินการในตัวกลางเฉื่อยซึ่งได้จากการไหลต่อเนื่องของ N2 ที่อัตรา 60 มล./นาทีตัวอย่างถูกให้ความร้อนตั้งแต่ 30°C ถึง 1000°C ที่อัตราการทำความร้อนที่ 10°C/นาทีตามวิธีการที่ Wang และคณะกล่าวถึง Xu และคณะ 28 และ Dagwa และคณะ 29 การสลายตัวด้วยความร้อนและการสูญเสียน้ำหนักของตัวอย่างที่อุณหภูมิที่กำหนดได้รับการประเมินจากแปลง TGA
ประมวลผลแผ่น DSS ขนาด 300 x 60 x 6 มม. สองแผ่นเพื่อเตรียมสำหรับการบัดกรีร่องตัว V ได้รับการออกแบบให้มีช่องว่างรูต 3 มม. รูรูต 2 มม. และมุมร่อง 60°จากนั้นล้างจานด้วยอะซิโตนเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้นเชื่อมแผ่นโดยใช้เครื่องเชื่อมอาร์กโลหะที่มีฉนวนหุ้ม (SMAW) ที่มีขั้วบวกของอิเล็กโทรดกระแสตรง (DCEP) โดยใช้อิเล็กโทรดเคลือบ (E1 และ E2) และอิเล็กโทรดอ้างอิง (C) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.15 มม.การตัดเฉือนด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้า (EDM) (รุ่น: Excetek-V400) ถูกนำมาใช้ในการตัดเฉือนชิ้นงานเหล็กเชื่อมสำหรับการทดสอบทางกลและคุณลักษณะการกัดกร่อนตารางที่ 2 แสดงโค้ดตัวอย่างและคำอธิบาย และตารางที่ 3 แสดงพารามิเตอร์การทำงานของการเชื่อมต่างๆ ที่ใช้ในการเชื่อมบอร์ด DSSสมการ (2) ใช้ในการคำนวณอินพุตความร้อนที่สอดคล้องกัน
ด้วยการใช้สเปกโตรมิเตอร์การปล่อยแสง (OES) ของ Bruker Q8 MAGELLAN ที่มีความยาวคลื่น 110 ถึง 800 นาโนเมตรและซอฟต์แวร์ฐานข้อมูล SQL จึงสามารถหาองค์ประกอบทางเคมีของรอยเชื่อมของอิเล็กโทรด E1, E2 และ C รวมถึงตัวอย่างของโลหะฐานได้ใช้ช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดและตัวอย่างโลหะที่ทดสอบ สร้างพลังงานไฟฟ้าในรูปของประกายไฟตัวอย่างของส่วนประกอบจะถูกระเหยและพ่น ตามด้วยการกระตุ้นด้วยอะตอม ซึ่งต่อมาจะปล่อยสเปกตรัมเส้นเฉพาะ31สำหรับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพของตัวอย่าง หลอดโฟโตมัลติพลายเออร์จะวัดการมีอยู่ของสเปกตรัมเฉพาะสำหรับแต่ละองค์ประกอบ รวมถึงความเข้มของสเปกตรัมจากนั้นใช้สมการเพื่อคำนวณค่าความต้านทานการเกิดรูพรุน (PREN) ที่เท่ากัน(3) อัตราส่วน 32 และแผนภาพสถานะ WRC 1992 ใช้ในการคำนวณค่าเทียบเท่าโครเมียมและนิกเกิล (Creq และ Nieq) จากสมการ(4) และ (5) คือ 33 และ 34 ตามลำดับ
โปรดทราบว่า PREN คำนึงถึงผลกระทบเชิงบวกขององค์ประกอบหลักทั้งสามอย่าง Cr, Mo และ N เท่านั้น ในขณะที่ปัจจัยไนโตรเจน x อยู่ในช่วง 16-30โดยทั่วไปแล้ว x จะถูกเลือกจากรายการ 16, 20 หรือ 30 ในการวิจัยเกี่ยวกับเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ค่ากลางคือ 20 มักใช้ในการคำนวณค่า PREN35,36
รอยเชื่อมที่ทำโดยใช้อิเล็กโทรดที่แตกต่างกันได้รับการทดสอบแรงดึงบนเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ (Instron 8800 UTM) ที่อัตราความเครียด 0.5 มม./นาที ตามมาตรฐาน ASTM E8-21ความต้านแรงดึง (UTS), ความต้านแรงดึงเฉือน (YS) 0.2% และการยืดตัวได้รับการคำนวณตามมาตรฐาน ASTM E8-2137
การเชื่อม DSS 2205 ได้รับการกราวด์และขัดเงาโดยใช้กรวดขนาดต่างๆ (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 และ 1200) ก่อนการวิเคราะห์ความแข็งชิ้นงานเชื่อมทำด้วยอิเล็กโทรด E1, E2 และ C วัดความแข็งที่สิบ (10) จุดจากศูนย์กลางของรอยเชื่อมถึงโลหะฐานด้วยระยะห่าง 1 มม.
เครื่องวัดการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (D8 Discover, Bruker, เยอรมนี) กำหนดค่าด้วยซอฟต์แวร์ Bruker XRD Commander สำหรับการรวบรวมข้อมูลและการแผ่รังสี Cu-K-α ที่กรองด้วย Fe ด้วยพลังงาน 8.04 keV ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่น 1.5406 Å และอัตราการสแกน 3 ° ช่วงการสแกน (2θ) min-1 คือ 38 ถึง 103° สำหรับการวิเคราะห์เฟสโดยมีอิเล็กโทรด E1, E2 และ C และ BM อยู่ในรอยเชื่อม DSSวิธีการปรับแต่ง Rietveld ใช้เพื่อจัดทำดัชนีเฟสที่เป็นส่วนประกอบโดยใช้ซอฟต์แวร์ MAUD ที่อธิบายโดย Lutterotti39ตามมาตรฐาน ASTM E1245-03 การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาเชิงปริมาณของภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ของรอยเชื่อมของอิเล็กโทรด E1, E2 และ C ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ Image J40ผลลัพธ์ของการคำนวณเศษส่วนปริมาตรของเฟสเฟอร์ไรต์ - ออสเทนนิติก, ค่าเฉลี่ยและความเบี่ยงเบนแสดงไว้ในตาราง 15. ดังแสดงในการกำหนดค่าตัวอย่างในรูปทำการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (OM) 6d บน PM และรอยต่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 และ E2 เพื่อศึกษาสัณฐานวิทยาของตัวอย่างตัวอย่างถูกขัดด้วยกระดาษทรายซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ขนาด 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500 และ 2000 กรวดจากนั้นตัวอย่างจะถูกแกะสลักด้วยไฟฟ้าในสารละลายกรดออกซาลิกในน้ำ 10% ที่อุณหภูมิห้องที่แรงดันไฟฟ้า 5 V เป็นเวลา 10 วินาที และวางบนกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง LEICA DM 2500 M เพื่อดูลักษณะทางสัณฐานวิทยาทำการขัดตัวอย่างเพิ่มเติมโดยใช้กระดาษซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) 2500 กรวด สำหรับการวิเคราะห์ SEM-BSEนอกจากนี้ ข้อต่อรอยยังได้รับการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบส่องกราดด้วยความละเอียดสูงพิเศษ (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, USA) ที่ติดตั้ง EMFตัวอย่างขนาด 20 × 10 × 6 มม. ถูกบดโดยใช้กระดาษทราย SiC ต่างๆ ที่มีขนาดตั้งแต่ 120 ถึง 2500 ตัวอย่างถูกกัดด้วยไฟฟ้าใน NaOH 40 กรัม และน้ำกลั่น 100 มล. ที่แรงดันไฟฟ้า 5 V เป็นเวลา 15 วินาที จากนั้น ติดตั้งบนตัวยึดตัวอย่าง ซึ่งอยู่ในห้อง SEM เพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างหลังจากไล่อากาศออกจากห้องด้วยไนโตรเจนลำแสงอิเล็กตรอนที่เกิดจากเส้นใยทังสเตนที่ให้ความร้อนจะสร้างตะแกรงบนตัวอย่างเพื่อสร้างภาพที่มีกำลังขยายต่างๆ และได้ผลลัพธ์ EMF โดยใช้วิธีการของ Roche และคณะ41 และโมโคบิ 42 .
วิธีการโพลาไรเซชันของโพเทนชิโอไดนามิกส์ไฟฟ้าเคมีตามมาตรฐาน ASTM G59-9743 และ ASTM G5-1444 ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินศักยภาพในการย่อยสลายของเพลต DSS 2205 ที่เชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1, E2 และ C ในสภาพแวดล้อม NaCl 3.5%การทดสอบเคมีไฟฟ้าดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์ Potentiostat-Galvanostat/ZRA ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ (รุ่น: PC4/750, Gamry Instruments, USA)การทดสอบเคมีไฟฟ้าดำเนินการกับการตั้งค่าการทดสอบสามอิเล็กโทรด: DSS 2205 เป็นอิเล็กโทรดทำงาน อิเล็กโทรดคาโลเมลอิ่มตัว (SCE) เป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง และแท่งกราไฟท์เป็นอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์การวัดดำเนินการโดยใช้เซลล์ไฟฟ้าเคมีซึ่งพื้นที่ออกฤทธิ์ของสารละลายคือพื้นที่ของอิเล็กโทรดทำงาน 0.78 ซม. 2การวัดเกิดขึ้นระหว่างศักย์ไฟฟ้า -1.0 V ถึง +1.6 V บน OCP ที่ได้รับความเสถียรล่วงหน้า (สัมพันธ์กับ OCP) ที่อัตราการสแกน 1.0 mV/s
การทดสอบอุณหภูมิวิกฤติแบบรูเข็มเคมีไฟฟ้าดำเนินการใน NaCl 3.5% เพื่อประเมินความต้านทานแบบรูพรุนของรอยเชื่อมที่ทำด้วยอิเล็กโทรด E1, E2 และ Cอย่างชัดเจนเกี่ยวกับศักยภาพของการเกิดรูพรุนใน PB (ระหว่างบริเวณพาสซีฟและบริเวณขวาง) และชิ้นงานเชื่อมด้วย E1, E2, อิเล็กโทรด C ดังนั้น การวัด CPT จึงดำเนินการเพื่อกำหนดศักยภาพของการเกิดรูพรุนของวัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อมอย่างแม่นยำการทดสอบ CPT ดำเนินการตามรายงานการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 45 และ ASTM G150-1846จากเหล็กแต่ละชิ้นที่จะเชื่อม (S-110A, E1-110A, E2-90A) ตัวอย่างที่มีพื้นที่ 1 cm2 ถูกตัดรวมถึงฐาน รอยเชื่อม และโซน HAZตัวอย่างถูกขัดเงาโดยใช้กระดาษทรายและสารละลายผงอลูมินา 1 µm ตามขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างมาตรฐานทางโลหะวิทยาหลังจากการขัดเงา ตัวอย่างจะถูกทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิกในอะซิโตนเป็นเวลา 2 นาทีเติมสารละลายทดสอบ NaCl 3.5% ลงในเซลล์ทดสอบ CPT และปรับอุณหภูมิเริ่มต้นเป็น 25°C โดยใช้เทอร์โมสตัท (Neslab RTE-111)หลังจากไปถึงอุณหภูมิทดสอบเริ่มต้นที่ 25°C ก๊าซ Ar จะถูกเป่าเป็นเวลา 15 นาที จากนั้นตัวอย่างจะถูกวางในเซลล์ และวัด OCF เป็นเวลา 15 นาทีจากนั้น ตัวอย่างจะถูกโพลาไรซ์โดยใช้แรงดันไฟฟ้า 0.3 V ที่อุณหภูมิเริ่มต้น 25°C และวัดกระแสเป็นเวลา 10 นาที 45 นาทีเริ่มให้ความร้อนสารละลายในอัตรา 1 °C/นาทีถึง 50 °Cในระหว่างการให้ความร้อนแก่สารละลายทดสอบ เซ็นเซอร์อุณหภูมิจะถูกใช้เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของสารละลายอย่างต่อเนื่อง และจัดเก็บข้อมูลเวลาและอุณหภูมิ และใช้โพเทนชิโอสแตท/กัลวาโนสแตทเพื่อวัดกระแสอิเล็กโทรดกราไฟท์ถูกใช้เป็นอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ และวัดศักย์ไฟฟ้าทั้งหมดโดยสัมพันธ์กับอิเล็กโทรดอ้างอิง Ag/AgClทำการไล่อาร์กอนออกตลอดการทดสอบ
บนรูป1 แสดงองค์ประกอบ (เป็นเปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก) ของส่วนประกอบฟลักซ์ F1 และ F2 ที่ใช้สำหรับการผลิตอิเล็กโทรดอัลคาไลน์ (E1) และอิเล็กโทรดที่เป็นกรด (E2) ตามลำดับดัชนีความเป็นพื้นฐานของฟลักซ์ใช้ในการทำนายคุณสมบัติทางกลและโลหะวิทยาของรอยเชื่อมF1 เป็นส่วนประกอบของฟลักซ์ที่ใช้เคลือบอิเล็กโทรด E1 ซึ่งเรียกว่าฟลักซ์อัลคาไลน์เนื่องจากดัชนีพื้นฐานของมันอยู่ที่ > 1.2 (เช่น 2.40) และ F2 คือฟลักซ์ที่ใช้เคลือบอิเล็กโทรด E2 เรียกว่าฟลักซ์กรดเนื่องจากมีความเป็นเบส ดัชนี < 0.9 (เช่น 2.40)0.40)เห็นได้ชัดว่าอิเล็กโทรดที่เคลือบด้วยฟลักซ์พื้นฐานในกรณีส่วนใหญ่มีคุณสมบัติเชิงกลได้ดีกว่าอิเล็กโทรดที่เคลือบด้วยฟลักซ์ที่เป็นกรดคุณลักษณะนี้เป็นฟังก์ชันของความโดดเด่นของออกไซด์พื้นฐานในระบบองค์ประกอบฟลักซ์สำหรับอิเล็กโทรด E1ในทางตรงกันข้าม การกำจัดตะกรัน (แยกกันได้) และการกระเด็นต่ำที่พบในข้อต่อที่เชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E2 เป็นลักษณะของอิเล็กโทรดที่มีการเคลือบฟลักซ์ที่เป็นกรดซึ่งมีรูไทล์ในปริมาณสูงการสังเกตนี้สอดคล้องกับการค้นพบของ Gill47 ว่าผลของปริมาณรูไทล์ต่อความสามารถในการแยกตะกรันและการกระเด็นต่ำของอิเล็กโทรดที่เคลือบฟลักซ์ของกรด มีส่วนทำให้ตะกรันแข็งตัวอย่างรวดเร็วดินขาวในระบบฟลักซ์ที่ใช้ในการเคลือบอิเล็กโทรด E1 และ E2 ถูกใช้เป็นสารหล่อลื่น และผงแป้งโรยตัวช่วยเพิ่มความสามารถในการอัดรีดของอิเล็กโทรดสารยึดเกาะโพแทสเซียมซิลิเกตในระบบฟลักซ์มีส่วนช่วยในการจุดอาร์คที่ดีขึ้นและความเสถียรด้านประสิทธิภาพ และนอกเหนือจากคุณสมบัติในการยึดเกาะแล้ว ยังปรับปรุงการแยกตะกรันในผลิตภัณฑ์ที่เชื่อมอีกด้วยเนื่องจาก CaCO3 เป็นตัวทำลายตาข่าย (ตัวแยกตะกรัน) ในฟลักซ์และมีแนวโน้มที่จะสร้างควันจำนวนมากในระหว่างการเชื่อมเนื่องจากการสลายตัวด้วยความร้อนเป็น CaO และ CO2 ประมาณ 44% TiO2 (ในฐานะตัวสร้างตาข่าย / ตัวสร้างตะกรัน) จะช่วยลดปริมาณได้ ควันระหว่างการเชื่อมการเชื่อมและปรับปรุงความสามารถในการถอดตะกรันตามที่แนะนำโดย Jing และคณะ 48ฟลูออรีนฟลักซ์ (CaF2) เป็นฟลักซ์ที่มีฤทธิ์รุนแรงทางเคมีซึ่งช่วยเพิ่มความสะอาดของบัดกรีJastrzębska และคณะฉบับที่ 49 รายงานผลขององค์ประกอบฟลูออไรด์ขององค์ประกอบฟลักซ์ต่อคุณสมบัติความสะอาดของการเชื่อมโดยทั่วไปแล้ว ฟลักซ์จะถูกเติมลงในพื้นที่การเชื่อมเพื่อปรับปรุงความเสถียรของส่วนโค้ง เพิ่มองค์ประกอบโลหะผสม สร้างตะกรัน เพิ่มผลผลิต และปรับปรุงคุณภาพของสระเชื่อม 50
เส้นโค้ง TGA-DTG ที่แสดงไว้ในรูปที่2a และ 2b แสดงการลดน้ำหนักสามระยะเมื่อได้รับความร้อนในช่วงอุณหภูมิ 30–1000°C ในบรรยากาศไนโตรเจนผลลัพธ์ในรูปที่ 2a และ b แสดงให้เห็นว่าสำหรับตัวอย่างฟลักซ์พื้นฐานและเป็นกรด เส้นโค้ง TGA จะลดลงตรงๆ จนกระทั่งขนานกับแกนอุณหภูมิในที่สุด ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 866.49°C และ 849.10°C ตามลำดับการสูญเสียน้ำหนัก 1.30% และ 0.81% ที่จุดเริ่มต้นของเส้นโค้ง TGA ในรูปที่ 2a และ 2b เกิดจากการดูดซับความชื้นโดยส่วนประกอบฟลักซ์ รวมถึงการระเหยและการขาดน้ำของความชื้นที่พื้นผิวการสลายตัวหลักของตัวอย่างฟลักซ์หลักในขั้นตอนที่สองและสามในรูป2a เกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิ 619.45°C–766.36°C และ 766.36°C–866.49°C และเปอร์เซ็นต์ของการสูญเสียน้ำหนักคือ 2.84 และ 9.48%ตามลำดับในขณะที่ตัวอย่างฟลักซ์ที่เป็นกรดในรูปที่ 7b ซึ่งอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 665.23°C–745.37°C และ 745.37°C–849.10°C เปอร์เซ็นต์การสูญเสียน้ำหนักคือ 0.81 และ 6.73% ตามลำดับ ซึ่งมีสาเหตุมาจาก การสลายตัวด้วยความร้อนเนื่องจากส่วนประกอบของฟลักซ์เป็นอนินทรีย์ สารระเหยจึงถูกจำกัดอยู่ที่ส่วนผสมของฟลักซ์ดังนั้นรีดักชันและออกซิเดชั่นจึงแย่มากซึ่งสอดคล้องกับผลลัพธ์ของ Balogun และคณะ 51, Kamli และคณะ 52 และ Adeleke และคณะ 53ผลรวมของการสูญเสียมวลของตัวอย่างฟลักซ์ที่สังเกตได้ในรูปที่2a และ 2b คือ 13.26% และ 8.43% ตามลำดับการสูญเสียมวลของตัวอย่างฟลักซ์ในรูปที่น้อยลง2b เกิดจากจุดหลอมเหลวสูงของ TiO2 และ SiO2 (1843 และ 1710°C ตามลำดับ) เนื่องจากออกไซด์หลักที่ประกอบเป็นส่วนผสมของฟลักซ์ 54,55 ในขณะที่ TiO2 และ SiO2 มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าจุดหลอมเหลว ออกไซด์ปฐมภูมิ: CaCO3 (825 °C) ในตัวอย่างฟลักซ์ในรูป2a56.การเปลี่ยนแปลงจุดหลอมเหลวของปฐมภูมิออกไซด์ในของผสมฟลักซ์ได้รับการรายงานอย่างดีโดย Shi et al.54, Ringdalen et al.55 และ Du et al.56เมื่อสังเกตการลดน้ำหนักอย่างต่อเนื่องในรูปที่ 2a และ 2b สรุปได้ว่าตัวอย่างฟลักซ์ที่ใช้ในการเคลือบอิเล็กโทรด E1 และ E2 ได้รับการสลายตัวในขั้นตอนเดียว ตามที่ Brown57 แนะนำช่วงอุณหภูมิของกระบวนการสามารถเห็นได้จากกราฟอนุพันธ์ (wt%) ในรูป2ก และ ขเนื่องจากกราฟ TGA ไม่สามารถอธิบายอุณหภูมิจำเพาะที่ระบบฟลักซ์ผ่านการเปลี่ยนเฟสและการตกผลึกได้อย่างแม่นยำ อนุพันธ์ของ TGA จึงถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดค่าอุณหภูมิที่แน่นอนของแต่ละปรากฏการณ์ (การเปลี่ยนเฟส) เป็นพีคของการดูดกลืนความร้อนเพื่อเตรียมระบบฟลักซ์
เส้นโค้ง TGA-DTG แสดงการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของ (a) ฟลักซ์อัลคาไลน์สำหรับการเคลือบอิเล็กโทรด E1 และ (b) ฟลักซ์ที่เป็นกรดสำหรับการเคลือบอิเล็กโทรด E2
ตารางที่ 4 แสดงผลการวิเคราะห์สเปกโตรโฟโตเมตริกและการวิเคราะห์ SEM-EDS ของโลหะพื้นฐาน DSS 2205 และการเชื่อมที่ใช้อิเล็กโทรด E1, E2 และ CE1 และ E2 แสดงให้เห็นว่าปริมาณโครเมียม (Cr) ลดลงอย่างรวดเร็วเป็น 18.94 และ 17.04% และปริมาณโมลิบดีนัม (Mo) เท่ากับ 0.06 และ 0.08% ตามลำดับค่าการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 และ E2 ต่ำกว่าซึ่งสอดคล้องกับค่า PREN ที่คำนวณได้เล็กน้อยสำหรับเฟสเฟอริติก-ออสเทนนิติกจากการวิเคราะห์ SEM-EDSดังนั้นจะเห็นได้ว่าการเกิดรูพรุนเริ่มต้นที่ระยะที่มีค่า PREN ต่ำ (รอยเชื่อมจาก E1 และ E2) โดยทั่วไปดังที่อธิบายไว้ในตารางที่ 4 นี่บ่งบอกถึงการหมดสิ้นและการตกตะกอนที่เป็นไปได้ของโลหะผสมในรอยเชื่อมต่อจากนั้น การลดลงของเนื้อหาขององค์ประกอบโลหะผสม Cr และ Mo ในรอยเชื่อมที่ผลิตโดยใช้อิเล็กโทรด E1 และ E2 และค่าเทียบเท่ารูพรุนต่ำ (PREN) จะแสดงในตารางที่ 4 ซึ่งสร้างปัญหาในการรักษาความต้านทานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงโดยเฉพาะ ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์-มีสภาพแวดล้อมปริมาณนิกเกิล (Ni) ที่ค่อนข้างสูงที่ 11.14% และขีดจำกัดที่อนุญาตของปริมาณแมงกานีสในรอยเชื่อมของอิเล็กโทรด E1 และ E2 อาจส่งผลเชิงบวกต่อคุณสมบัติเชิงกลของการเชื่อมที่ใช้ในสภาวะจำลองน้ำทะเล (รูปที่ 3 ).ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ผลงานของ Yuan และ Oy58 และ Jing และคณะ เกี่ยวกับผลกระทบขององค์ประกอบนิกเกิลและแมงกานีสสูงในการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของโครงสร้างเชื่อม DSS ภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรง
ผลการทดสอบแรงดึงสำหรับ (a) UTS และ 0.2% sag YS และ (b) การยืดตัวที่สม่ำเสมอและเต็มตลอดจนค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน
คุณสมบัติความแข็งแรงของวัสดุฐาน (BM) และรอยเชื่อมที่ทำจากอิเล็กโทรดที่พัฒนาแล้ว (E1 และ E2) และอิเล็กโทรดที่มีจำหน่ายในท้องตลาด (C) ได้รับการประเมินที่กระแสการเชื่อมที่แตกต่างกันสองแบบที่ 90 A และ 110 A 3(a) และ (b) แสดง UTS, YS โดยมีออฟเซ็ต 0.2% พร้อมด้วยข้อมูลการยืดตัวและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานผลลัพธ์การชดเชย UTS และ YS เท่ากับ 0.2% ที่ได้มาจากรูปที่3a แสดงค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับหมายเลขตัวอย่าง1 (BM) หมายเลขตัวอย่าง3 (เชื่อม E1) หมายเลขตัวอย่างเบอร์ 5 (เชื่อม E2) และหมายเลขตัวอย่าง6 (รอยเชื่อมที่มี C) คือ 878 และ 616 MPa, 732 และ 497 MPa , 687 และ 461 MPa และ 769 และ 549 MPa ตามลำดับ และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานตามลำดับจากรูปที่110 A) คือตัวอย่างหมายเลข 1, 2, 3, 6 และ 7 ตามลำดับ โดยมีคุณสมบัติแรงดึงที่แนะนำขั้นต่ำเกินกว่า 450 MPa ในการทดสอบแรงดึง และ 620 MPa ในการทดสอบแรงดึงที่เสนอโดย Grocki32การยืดตัวของชิ้นงานเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1, E2 และ C แสดงโดยตัวอย่างหมายเลข 2 หมายเลข 3 หมายเลข 4 หมายเลข 5 หมายเลข 6 และหมายเลข 7 ที่กระแสเชื่อม 90 A และ 110 A ตามลำดับสะท้อนถึงความเป็นพลาสติกและความซื่อสัตย์สัมพันธ์กับโลหะฐานการยืดตัวที่ต่ำกว่านั้นอธิบายได้จากข้อบกพร่องในการเชื่อมที่เป็นไปได้หรือองค์ประกอบของฟลักซ์อิเล็กโทรด (รูปที่ 3b)สรุปได้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ BM และข้อต่อแบบเชื่อมที่มีอิเล็กโทรด E1, E2 และ C โดยทั่วไปมีคุณสมบัติในการรับแรงดึงสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากมีปริมาณนิกเกิลค่อนข้างสูง (ตารางที่ 4) แต่คุณสมบัตินี้พบได้ในข้อต่อแบบเชื่อมE2 ที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่านั้นได้มาจากองค์ประกอบที่เป็นกรดของฟลักซ์Gunn59 แสดงให้เห็นถึงผลของโลหะผสมนิกเกิลในการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อม และการควบคุมสมดุลของเฟสและการกระจายองค์ประกอบนี่เป็นการยืนยันอีกครั้งถึงข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กโทรดที่ทำจากองค์ประกอบฟลักซ์พื้นฐานมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่าอิเล็กโทรดที่ทำจากส่วนผสมฟลักซ์ที่เป็นกรด ตามที่ Bang และคณะ 60 แนะนำดังนั้นจึงมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความรู้ที่มีอยู่เกี่ยวกับคุณสมบัติของรอยเชื่อมของอิเล็กโทรดเคลือบใหม่ (E1) ที่มีคุณสมบัติแรงดึงที่ดี
บนรูปรูปที่ 4a และ 4b แสดงคุณลักษณะความแข็งระดับจุลภาคของ Vickers ของตัวอย่างทดลองของรอยเชื่อมของอิเล็กโทรด E1, E2 และ C โดยที่ 4a แสดงผลความแข็งที่ได้รับจากทิศทางเดียวของตัวอย่าง (จาก WZ ถึง BM) และในรูปที่ 4a4b แสดงผลความแข็งที่ได้รับจากทั้งสองด้านของตัวอย่างค่าความแข็งที่ได้รับระหว่างการเชื่อมตัวอย่างหมายเลข 2, 3, 4 และ 5 ซึ่งเป็นข้อต่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 และ E2 อาจเนื่องมาจากโครงสร้างหยาบระหว่างการแข็งตัวในรอบการเชื่อมความแข็งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสังเกตได้ทั้งใน HAZ แบบหยาบและใน HAZ แบบละเอียดของตัวอย่างทั้งหมดหมายเลข 2-7 (ดูรหัสตัวอย่างในตารางที่ 2) ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้ในโครงสร้างจุลภาคของ รอยเชื่อมอันเป็นผลมาจากตัวอย่างการเชื่อมโครเมียมนั้นเต็มไปด้วยการปล่อยมลพิษ (Cr23C6)เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างการเชื่อมอื่น ๆ 2, 3, 4 และ 5 ค่าความแข็งของรอยเชื่อมของตัวอย่างหมายเลข 6 และ 7 ในรูปที่ 14a และ 4b ข้างต้น (ตารางที่ 2)จากข้อมูลของ Mohammed และคณะ 61 และ Nowacki และ Lukoje62 นี่อาจเป็นเพราะค่าเฟอร์ไรต์ δ ที่สูง และเกิดความเค้นตกค้างในการเชื่อม เช่นเดียวกับการสูญเสียองค์ประกอบอัลลอยด์ เช่น Mo และ Cr ในการเชื่อมค่าความแข็งของตัวอย่างทดลองที่พิจารณาทั้งหมดในพื้นที่ BM ดูเหมือนจะสอดคล้องกันแนวโน้มผลการวิเคราะห์ความแข็งของชิ้นงานเชื่อมนั้นสอดคล้องกับข้อสรุปของนักวิจัยคนอื่นๆ61,63,64
ค่าความแข็งของรอยเชื่อมของชิ้นงาน DSS (a) ครึ่งส่วนของชิ้นงานที่เชื่อม และ (b) รอยเชื่อมแบบเต็มส่วน
เฟสต่างๆ ที่มีอยู่ในการเชื่อม DSS 2205 พร้อมด้วยอิเล็กโทรด E1, E2 และ C และสเปกตรัม XRD สำหรับมุมการเลี้ยวเบน 2\(\theta\) จะแสดงในรูปที่ 5 พีคของออสเทนไนต์ (\(\gamma\) ) และเฟสเฟอร์ไรต์ (\(\alpha\)) ถูกระบุที่มุมเลี้ยวเบน 43° และ 44° ซึ่งยืนยันได้อย่างแน่ชัดว่าองค์ประกอบการเชื่อมเป็นสเตนเลสสตีล 65 สองเฟสDSS BM แสดงเฉพาะเฟสออสเทนนิติก (\(\gamma\)) และเฟอริติก (\(\alpha\)) เพื่อยืนยันผลลัพธ์ทางโครงสร้างจุลภาคที่นำเสนอในรูปที่ 1 และ 2 6c, 7c และ 9cเฟสเฟอร์ริติก (\(\alpha\)) ที่สังเกตด้วย DSS BM และจุดสูงสุดที่สูงในการเชื่อมกับอิเล็กโทรด C บ่งบอกถึงความต้านทานการกัดกร่อน เนื่องจากเฟสนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็ก ดังที่ Davison และ Redmond66 มี ระบุว่า การมีอยู่ขององค์ประกอบที่ทำให้เสถียรของเฟอร์ไรต์ เช่น Cr และ Mo จะทำให้ฟิล์มแฝงของวัสดุมีความเสถียรได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ตารางที่ 5 แสดงเฟสเฟอร์ไรต์-ออสเทนนิติกโดยการตรวจโลหะวิทยาเชิงปริมาณอัตราส่วนของเศษส่วนปริมาตรของเฟสเฟอร์ไรต์-ออสเทนนิติกในข้อต่อเชื่อมของอิเล็กโทรด C จะได้ประมาณ (ประมาณ 1:1)องค์ประกอบเฟสเฟอร์ไรต์ต่ำ (\(\alpha\)) ของการเชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรด E1 และ E2 ในผลลัพธ์เศษส่วนของปริมาตร (ตารางที่ 5) บ่งชี้ถึงความไวที่เป็นไปได้ต่อสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้าได้รับการยืนยันแล้ว (รูปที่ 10a,b)) เนื่องจากเฟสเฟอร์ไรต์มีความแข็งแรงสูงและป้องกันการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดที่เกิดจากคลอไรด์สิ่งนี้ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมโดยค่าความแข็งต่ำที่พบในรอยเชื่อมของอิเล็กโทรด E1 และ E2 ในรูป4a,b ซึ่งเกิดจากสัดส่วนเฟอร์ไรต์ในโครงสร้างเหล็กต่ำ (ตารางที่ 5)การมีอยู่ของเฟสออสเทนนิติก (\(\gamma\)) และเฟอร์ริติก (\(\alpha\)) ที่ไม่สมดุลในรอยเชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรด E2 บ่งชี้ถึงความเปราะบางที่แท้จริงของเหล็กต่อการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอในทางตรงกันข้าม XPA spectra ของเหล็กสองเฟสของข้อต่อเชื่อมที่มีอิเล็กโทรด E1 และ C พร้อมด้วยผลลัพธ์ของ BM มักจะบ่งบอกถึงการมีอยู่ขององค์ประกอบเสถียรภาพออสเทนนิติกและเฟอร์ริติก ซึ่งทำให้วัสดุมีประโยชน์ในการก่อสร้างและอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เพราะโต้แย้ง Jimenez และคณะ 65;เดวิดสัน & เรดมอนด์66;ชามันต์และคนอื่นๆ67.
ภาพไมโครกราฟแสงของรอยเชื่อมของอิเล็กโทรด E1 ที่มีรูปทรงการเชื่อมที่แตกต่างกัน: (a) HAZ แสดงเส้นฟิวชัน (b) HAZ แสดงเส้นฟิวชันที่กำลังขยายสูงกว่า (c) BM สำหรับเฟสเฟอริติก-ออสเทนนิติก (d) รูปทรงการเชื่อม , ( e) แสดงโซนการเปลี่ยนผ่านในบริเวณใกล้เคียง (f) HAZ แสดงเฟสเฟอริติก-ออสเทนนิติกที่กำลังขยายสูงขึ้น (g) โซนเชื่อมแสดงเฟสเฟอริติก-ออสเทนนิติก เฟสแรงดึง
ภาพไมโครกราฟแสงของการเชื่อมอิเล็กโทรด E2 ที่รูปทรงการเชื่อมต่างๆ: (a) HAZ แสดงเส้นฟิวชัน (b) HAZ แสดงเส้นฟิวชันที่กำลังขยายสูงกว่า (c) BM สำหรับเฟสรวมเฟอร์ริติก-ออสเตนิติก (d) รูปทรงการเชื่อม (e) ) แสดงโซนการเปลี่ยนแปลงในบริเวณใกล้เคียง (f) HAZ แสดงเฟสเฟอริติก-ออสเทนนิติกที่กำลังขยายสูงกว่า (g) โซนการเชื่อมแสดงเฟสเฟอริติก-ออสเทนนิติก
ตัวอย่างเช่น รูปที่ 6a–c และแสดงโครงสร้างทางโลหะวิทยาของข้อต่อ DSS ที่เชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรด E1 ที่รูปทรงการเชื่อมต่างๆ (รูปที่ 6d) ซึ่งบ่งชี้ตำแหน่งที่ไมโครกราฟแบบออพติคอลถูกถ่ายด้วยกำลังขยายที่ต่างกันบนรูป6a, b, f – โซนเปลี่ยนผ่านของรอยเชื่อม แสดงให้เห็นโครงสร้างสมดุลเฟสของเฟอร์ไรต์-ออสเทนไนต์รูปที่ 7a-c และตัวอย่างยังแสดง OM ของข้อต่อ DSS ที่เชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรด E2 ที่รูปทรงการเชื่อมต่างๆ (รูปที่ 7d) ซึ่งแสดงถึงจุดการวิเคราะห์ OM ที่กำลังขยายที่แตกต่างกันบนรูป7a,b,f แสดงโซนการเปลี่ยนแปลงของรอยเชื่อมในสมดุลเฟอร์ริติก-ออสเทนนิติกOM ในโซนการเชื่อม (WZ) จะแสดงในรูป1 และรูป2. รอยเชื่อมสำหรับอิเล็กโทรด E1 และ E2 6g และ 7g ตามลำดับOM บน BM แสดงในรูปที่ 1 และ 2 ในรูป6c, e และ 7c, e แสดงกรณีของรอยต่อเชื่อมที่มีอิเล็กโทรด E1 และ E2 ตามลำดับพื้นที่แสงคือเฟสออสเทนไนต์ และพื้นที่สีดำเข้มคือเฟสเฟอร์ไรต์ความสมดุลของเฟสในเขตได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ใกล้กับเส้นฟิวชันบ่งชี้การก่อรูปของตะกอน Cr2N ดังที่แสดงไว้ในไมโครกราฟ SEM-BSE ในรูปที่8a,b และได้รับการยืนยันในรูป9ก,ข.การมีอยู่ของ Cr2N ที่สังเกตพบในเฟสเฟอร์ไรต์ของตัวอย่างในรูปที่8a,b และได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์จุด SEM-EMF และแผนภาพเส้น EMF ของชิ้นส่วนที่เชื่อม (รูปที่ 9a-b) เนื่องมาจากอุณหภูมิความร้อนในการเชื่อมที่สูงขึ้นการไหลเวียนจะเร่งการแนะนำโครเมียมและไนโตรเจน เนื่องจากอุณหภูมิสูงในการเชื่อมจะเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของไนโตรเจนผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนการศึกษาโดย Ramirez และคณะ 68 และ Herenyu และคณะ 69 แสดงให้เห็นว่า ไม่ว่าปริมาณไนโตรเจนจะเป็นอย่างไร Cr2N มักจะสะสมอยู่บนเมล็ดเฟอร์ไรต์ ขอบเขตของธัญพืช และขอบเขต α/\(\gamma\) ตามที่แนะนำโดย นักวิจัยคนอื่น ๆ70.71.
(a) วิเคราะห์จุด SEM-EMF (1, 2 และ 3) ของรอยเชื่อมด้วย E2
สัณฐานวิทยาพื้นผิวของตัวอย่างที่เป็นตัวแทนและ EMF ที่สอดคล้องกันของพวกมันถูกแสดงไว้ในรูปที่10a–คบนรูปรูปที่ 10a และ 10b แสดงไมโครกราฟ SEM และสเปกตรัม EMF ของรอยเชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรด E1 และ E2 ในโซนการเชื่อม ตามลำดับ และในรูปที่ 110c แสดงไมโครกราฟ SEM และสเปกตรัม EMF ของ OM ที่มีเฟสออสเทนไนต์ (\(\gamma\)) และเฟอร์ไรต์ (\(\alpha\)) โดยไม่มีตะกอนใดๆดังที่แสดงในสเปกตรัม EDS ในรูปที่ 10a เปอร์เซ็นต์ของ Cr (21.69 wt.%) และ Mo (2.65 wt.%) เทียบกับ 6.25 wt.% Ni ให้ความรู้สึกถึงความสมดุลที่สอดคล้องกันของเฟสเฟอร์ไรต์-ออสเทนนิติกโครงสร้างจุลภาคที่มีปริมาณโครเมียม (15.97 wt.%) และโมลิบดีนัม (1.06 wt.%) ลดลงสูงเมื่อเทียบกับปริมาณนิกเกิลสูง (10.08 wt.%) ในโครงสร้างจุลภาคของรอยเชื่อมของอิเล็กโทรด E2 ดังแสดงใน รูปที่.1. เปรียบเทียบสเปกตรัม EMF 10bรูปร่างแหลมที่มีโครงสร้างออสเทนนิติกที่มีเนื้อละเอียดกว่าที่เห็นใน WZ ดังแสดงในรูปที่ 110b ยืนยันความเป็นไปได้ที่จะสูญเสียธาตุเฟอร์ไรซ์ (Cr และ Mo) ในแนวเชื่อมและการตกตะกอนของโครเมียมไนไตรด์ (Cr2N) – เฟสออสเตนิติกการกระจายตัวของอนุภาคการตกตะกอนตามแนวขอบเขตของเฟสออสเทนนิติก (\(\gamma\)) และเฟสเฟอร์ริติก (\(\alpha\)) ของข้อต่อเชื่อม DSS เป็นการยืนยันข้อความนี้72,73,74นอกจากนี้ยังส่งผลให้ประสิทธิภาพการกัดกร่อนต่ำ เนื่องจาก Cr ถือเป็นองค์ประกอบหลักในการสร้างฟิล์มพาสซีฟที่ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนเฉพาะที่ของเหล็ก 59,75 ดังแสดงในรูปที่ 10bจะเห็นได้ว่า BM ในไมโครกราฟ SEM ในรูปที่ 10c แสดงการปรับแต่งเกรนที่แข็งแกร่ง เนื่องจากผลลัพธ์สเปกตรัม EDS แสดง Cr (23.32 wt%), Mo (3.33 wt%) และ Ni (6.32 wt)%) คุณสมบัติทางเคมีที่ดี%) เป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่สำคัญสำหรับการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคสมดุลของเฟสเฟอร์ไรต์-ออสเทนนิติกของโครงสร้าง DSS76ผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ EMF สเปกโทรสโกปีแบบผสมของข้อต่อแบบเชื่อมของอิเล็กโทรด E1 แสดงให้เห็นถึงการใช้งานในการก่อสร้างและสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเล็กน้อย เนื่องจากตัวสร้างออสเทนไนต์และสารเพิ่มความคงตัวของเฟอร์ไรต์ในโครงสร้างจุลภาคสอดคล้องกับมาตรฐาน DSS AISI 220541.72 สำหรับข้อต่อแบบเชื่อม 77
ภาพไมโครกราฟ SEM ของรอยเชื่อม โดยที่ (a) อิเล็กโทรด E1 ของโซนการเชื่อมมีสเปกตรัม EMF (b) อิเล็กโทรด E2 ของโซนการเชื่อมมีสเปกตรัม EMF (c) OM มีสเปกตรัม EMF
ในทางปฏิบัติ พบว่าการเชื่อม DSS แข็งตัวในโหมดเฟอร์ริติกเต็มที่ (โหมด F) โดยมีนิวเคลียสออสเทนไนต์อยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิเฟอร์ริติกโซลวัส ซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนเทียบเท่าโครเมียมต่อนิกเกิล (Creq/Nieq) (> 1.95 ถือเป็นโหมด F) นักวิจัยบางคนสังเกตเห็นผลกระทบของเหล็กนี้เนื่องจากความสามารถในการแพร่กระจายที่แข็งแกร่งของ Cr และ Mo ในฐานะองค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นเฟอร์ไรต์ในเฟสเฟอร์ไรต์ 8078,79เป็นที่ชัดเจนว่า DSS 2205 BM มี Cr และ Mo ในปริมาณสูง (แสดงค่า Creq ที่สูงกว่า) แต่มีปริมาณ Ni ต่ำกว่าการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1, E2 และ C ซึ่งมีส่วนทำให้อัตราส่วน Creq/Nieq สูงขึ้นสิ่งนี้เห็นได้ชัดเจนในการศึกษาปัจจุบัน ดังที่แสดงในตารางที่ 4 ซึ่งมีการกำหนดอัตราส่วน Creq/Nieq สำหรับ DSS 2205 BM ที่สูงกว่า 1.95จะเห็นได้ว่าการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1, E2 และ C แข็งตัวในโหมดออสเทนนิติก-เฟอร์ริติก (โหมด AF), โหมดออสเทนนิติก (โหมด A) และโหมดเฟอร์ริติก-ออสเทนนิติก ตามลำดับ เนื่องจากมีเนื้อหาในโหมดปริมาณมาก (โหมด FA) .) ดังที่แสดงในตารางที่ 4 ปริมาณ Ni, Cr และ Mo ในการเชื่อมมีค่าน้อยกว่า ซึ่งบ่งชี้ว่าอัตราส่วน Creq/Nieq ต่ำกว่า BMเฟอร์ไรต์ปฐมภูมิในการเชื่อมอิเล็กโทรด E2 มีสัณฐานวิทยาของเฟอร์ไรต์ลักษณะเวอร์มิคูลาร์ และอัตราส่วน Creq/Nieq ที่กำหนดคือ 1.20 ตามที่อธิบายไว้ในตารางที่ 4
บนรูป11a แสดงศักยภาพของวงจรเปิด (OCP) เทียบกับเวลาสำหรับโครงสร้างเหล็ก AISI DSS 2205 ในสารละลาย NaCl 3.5%จะเห็นได้ว่าเส้นโค้ง ORP เลื่อนไปสู่ศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกมากขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงลักษณะของฟิล์มพาสซีฟบนพื้นผิวของตัวอย่างโลหะ ความต่างศักย์ที่ลดลงบ่งชี้ถึงการกัดกร่อนโดยทั่วไป และศักย์ไฟฟ้าที่เกือบคงที่ตลอดเวลาบ่งบอกถึงการก่อตัวของ ฟิล์มพาสซีฟเมื่อเวลาผ่านไป, พื้นผิวของตัวอย่างมีความเสถียรและมี Sticky 77 เส้นโค้งแสดงพื้นผิวทดลองภายใต้สภาวะที่มั่นคงสำหรับตัวอย่างทั้งหมดในอิเล็กโทรไลต์ที่มีสารละลาย NaCl 3.5% ยกเว้นตัวอย่าง 7 (ข้อต่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด C) ซึ่งแสดงให้เห็นความไม่มั่นคงเพียงเล็กน้อยความไม่เสถียรนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับการมีอยู่ของคลอไรด์ไอออน (Cl-) ในสารละลาย ซึ่งสามารถเร่งปฏิกิริยาการกัดกร่อนได้อย่างมาก จึงทำให้ระดับการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นการสังเกตในระหว่างการสแกน OCP โดยไม่มีศักย์ไฟฟ้าที่ใช้แสดงให้เห็นว่า Cl ในปฏิกิริยาสามารถส่งผลต่อความต้านทานและความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ของตัวอย่างในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงแม่และคณะ81 และโลโธ และคณะฉบับที่ 5 ยืนยันข้อกล่าวอ้างที่ว่า Cl- มีบทบาทในการเร่งการย่อยสลายของฟิล์มพาสซีฟบนพื้นผิว จึงมีส่วนทำให้เกิดการสึกหรอต่อไป
การวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้าของตัวอย่างที่ศึกษา: (ก) วิวัฒนาการของ RSD ขึ้นอยู่กับเวลา และ (ข) โพเทนชิโอไดนามิกของตัวอย่างในสารละลาย NaCl 3.5%
บนรูป11b นำเสนอการวิเคราะห์เปรียบเทียบของกราฟโพเทนชิโอไดนามิกโพลาไรเซชัน (PPC) ของข้อต่อเชื่อมของอิเล็กโทรด E1, E2 และ C ภายใต้อิทธิพลของสารละลาย NaCl 3.5%ตัวอย่าง BM รอยเชื่อมใน PPC และสารละลาย NaCl 3.5% แสดงพฤติกรรมที่ไม่โต้ตอบตารางที่ 5 แสดงพารามิเตอร์การวิเคราะห์เคมีไฟฟ้าของตัวอย่างที่ได้จากกราฟ PPC เช่น Ecorr (ศักยภาพในการกัดกร่อน) และ Epit (ศักยภาพในการกัดกร่อนแบบหลุม) และการเบี่ยงเบนที่เกี่ยวข้องเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างหมายเลข 2 และหมายเลข 5 อื่นๆ ที่เชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 และ E2 ตัวอย่างหมายเลข 1 และหมายเลข 7 (BM และข้อต่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด C) มีศักยภาพสูงที่จะเกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุนในสารละลาย NaCl (รูปที่ 11b ).คุณสมบัติในการผ่านของโลหะที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับคุณสมบัติหลังนั้นเกิดจากความสมดุลขององค์ประกอบโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก (เฟสออสเทนนิติกและเฟอร์ริติก) และความเข้มข้นขององค์ประกอบโลหะผสมเนื่องจากการมีอยู่ของเฟสเฟอร์ไรต์และออสเทนนิติกในโครงสร้างจุลภาค Resendea และคณะ82 สนับสนุนพฤติกรรมเชิงโต้ตอบของ DSS ในสื่อเชิงรุกประสิทธิภาพต่ำของตัวอย่างที่เชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 และ E2 อาจสัมพันธ์กับการสูญเสียองค์ประกอบโลหะผสมหลัก เช่น Cr และ Mo ในโซนการเชื่อม (WZ) เนื่องจากพวกมันทำให้เฟสเฟอร์ไรต์ (Cr และ Mo) มีความเสถียร ซึ่งทำหน้าที่เป็น ตัวพาสซิเวเตอร์ อัลลอยด์ในเฟสออสเตนิติกของเหล็กออกซิไดซ์ผลกระทบขององค์ประกอบเหล่านี้ต่อความต้านทานแบบรูพรุนในเฟสออสเทนนิติกมีมากกว่าในเฟสเฟอร์ริติกด้วยเหตุนี้ เฟสเฟอร์ริติกจึงผ่านกระบวนการสร้างฟิล์มได้เร็วกว่าเฟสออสเทนนิติกที่เกี่ยวข้องกับขอบเขตการสร้างฟิล์มแรกของกราฟโพลาไรเซชันองค์ประกอบเหล่านี้มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานการเกิดรูพรุนของ DSS เนื่องจากมีความต้านทานการเกิดรูพรุนสูงกว่าในเฟสออสเตนิติก เมื่อเทียบกับเฟสเฟอร์ไรติกดังนั้นการทู่ที่รวดเร็วของเฟสเฟอร์ไรต์จึงสูงกว่าเฟสออสเทนไนต์ถึง 81%แม้ว่าสารละลาย Cl-in จะมีผลเสียอย่างมากต่อความสามารถในการซึมผ่านของฟิล์มเหล็ก83ดังนั้นความเสถียรของฟิล์มสร้างฟิล์มตัวอย่างจะลดลงอย่างมาก84จากตารางตารางที่ 6 ยังแสดงให้เห็นว่าศักยภาพในการกัดกร่อน (Ecorr) ของข้อต่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 มีความเสถียรในสารละลายค่อนข้างน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับข้อต่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E2สิ่งนี้ได้รับการยืนยันด้วยค่าความแข็งของรอยเชื่อมที่ต่ำโดยใช้อิเล็กโทรด E1 และ E2 ในรูป4a,b ซึ่งเป็นผลมาจากปริมาณเฟอร์ไรท์ต่ำ (ตารางที่ 5) และมีโครเมียมและโมลิบดีนัมในปริมาณต่ำ (ตารางที่ 4) ในโครงสร้างเหล็กที่ทำจากสรุปได้ว่าความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กในสภาพแวดล้อมทางทะเลจำลองจะเพิ่มขึ้นตามกระแสการเชื่อมที่ลดลง และลดลงเมื่อมีปริมาณ Cr และ Mo ต่ำ และมีปริมาณเฟอร์ไรต์ต่ำข้อความนี้สอดคล้องกับการศึกษาของ Salim และคณะ 85 เกี่ยวกับผลกระทบของพารามิเตอร์การเชื่อม เช่น กระแสเชื่อมต่อความสมบูรณ์ของการกัดกร่อนของเหล็กเชื่อมเมื่อคลอไรด์แทรกซึมเข้าไปในเหล็กด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การดูดซับและการแพร่กระจายของเส้นเลือดฝอย จะเกิดหลุม (การกัดกร่อนแบบรูพรุน) ที่มีรูปร่างและความลึกไม่เท่ากันกลไกนี้แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในสารละลาย pH ที่สูงขึ้น โดยที่กลุ่มโดยรอบ (OH-) ถูกดึงดูดไปที่พื้นผิวเหล็ก ทำให้ฟิล์มพาสซีฟมีความเสถียรและให้การปกป้องพื้นผิวเหล็กเพิ่มเติม25,86ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุดของตัวอย่างหมายเลข 1 และหมายเลข 7 สาเหตุหลักมาจากการมี δ-เฟอร์ไรต์จำนวนมาก (ตารางที่ 5) ในโครงสร้างเหล็ก และ Cr และ Mo จำนวนมาก (ตารางที่ 4) เนื่องจาก ระดับการกัดกร่อนแบบรูพรุนส่วนใหญ่จะอยู่ในเหล็กที่เชื่อมโดยวิธี DSS ในโครงสร้างออสเทนนิติกของชิ้นส่วนดังนั้นองค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมจึงมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพการกัดกร่อนของรอยเชื่อม87,88นอกจากนี้ พบว่าชิ้นงานที่เชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรด E1 และ C ในการศึกษานี้แสดงค่า Ecorr จากกราฟ PPC ต่ำกว่าชิ้นงานที่เชื่อมโดยใช้อิเล็กโทรด E2 จากกราฟ OCP (ตารางที่ 5)ดังนั้นบริเวณขั้วบวกจึงเริ่มต้นจากศักยภาพที่ต่ำกว่าการเปลี่ยนแปลงนี้มีสาเหตุหลักมาจากความเสถียรบางส่วนของชั้นฟิล์มที่สร้างบนพื้นผิวของตัวอย่างและโพลาไรเซชันแบบแคโทดที่เกิดขึ้นก่อนที่จะทำให้ OCP89 มีความเสถียรเต็มที่บนรูป12a และ b แสดงภาพโปรไฟล์แสง 3 มิติของชิ้นงานทดสอบที่สึกกร่อนภายใต้สภาวะการเชื่อมต่างๆจะเห็นได้ว่าขนาดการกัดกร่อนแบบรูเข็มของชิ้นงานทดสอบจะเพิ่มขึ้นตามศักยภาพในการกัดกร่อนแบบรูเข็มที่ต่ำกว่าซึ่งเกิดจากกระแสเชื่อมสูงที่ 110 A (รูปที่ 12b) ซึ่งเทียบได้กับขนาดการกัดกร่อนแบบรูเข็มที่ได้รับสำหรับการเชื่อมที่มีอัตราส่วนกระแสเชื่อมต่ำกว่าที่ 90 ก. (รูปที่ 12a ).สิ่งนี้เป็นการยืนยันคำกล่าวอ้างของ Mohammed90 ที่ว่าแถบกันลื่นถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของตัวอย่างเพื่อทำลายฟิล์มทู่ที่พื้นผิวโดยให้สารตั้งต้นสัมผัสกับสารละลาย NaCl 3.5% เพื่อให้คลอไรด์เริ่มโจมตี ส่งผลให้วัสดุละลาย
การวิเคราะห์ SEM-EDS ในตารางที่ 4 แสดงให้เห็นว่าค่า PREN ของแต่ละเฟสออสเทนนิติกสูงกว่าค่าเฟอร์ไรต์ในแนวเชื่อมทั้งหมดและ BMการเริ่มต้นของการเกิดรูพรุนที่ส่วนต่อประสานเฟอร์ไรต์/ออสเทนไนต์จะช่วยเร่งการทำลายชั้นวัสดุเชิงรับเนื่องจากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันและการแยกส่วนขององค์ประกอบที่เกิดขึ้นในพื้นที่เหล่านี้91ต่างจากเฟสออสเทนนิติกที่ค่าเทียบเท่าความต้านทานแบบหลุม (PRE) สูงกว่า การเริ่มต้นแบบหลุมในเฟสเฟอริติกเกิดจากค่า PRE ที่ต่ำกว่า (ตารางที่ 4)ดูเหมือนว่าเฟสออสเทนไนต์จะมีสารเพิ่มความคงตัวของออสเทนไนต์ในปริมาณมาก (ความสามารถในการละลายของไนโตรเจน) ซึ่งให้องค์ประกอบนี้มีความเข้มข้นสูงกว่า ดังนั้นจึงมีความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนได้สูงกว่า92
บนรูปรูปที่ 13 แสดงกราฟอุณหภูมิรูวิกฤตสำหรับรอยเชื่อม E1, E2 และ Cเนื่องจากความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้นเป็น 100 µA/cm2 เนื่องจากการเจาะรูระหว่างการทดสอบ ASTM เป็นที่ชัดเจนว่าการเชื่อม @110A กับ E1 แสดงอุณหภูมิวิกฤตแบบรูพรุนขั้นต่ำที่ 27.5°C ตามด้วยการบัดกรี E2 @ 90A แสดง CPT ที่ 40 °C และในกรณีของ C@110A CPT สูงสุดคือ 41°Cผลลัพธ์ที่สังเกตได้สอดคล้องกับผลที่สังเกตได้จากการทดสอบโพลาไรเซชัน
ตรวจสอบคุณสมบัติทางกลและพฤติกรรมการกัดกร่อนของการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์โดยใช้อิเล็กโทรด E1 และ E2 ใหม่อิเล็กโทรดอัลคาไลน์ (E1) และอิเล็กโทรดที่เป็นกรด (E2) ที่ใช้ในกระบวนการ SMAW ได้รับการเคลือบด้วยองค์ประกอบฟลักซ์โดยมีอัตราส่วนการครอบคลุมโดยรวม 1.7 มม. และดัชนีอัลคาไลน์ที่ 2.40 และ 0.40 ตามลำดับมีการประเมินเสถียรภาพทางความร้อนของฟลักซ์ที่เตรียมโดยใช้ TGA ในตัวกลางเฉื่อยการมีอยู่ของ TiO2 (%) ปริมาณสูงในเมทริกซ์ฟลักซ์ช่วยปรับปรุงการกำจัดตะกรันของการเชื่อมสำหรับอิเล็กโทรดที่เคลือบด้วยฟลักซ์ที่เป็นกรด (E2) เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดที่เคลือบด้วยฟลักซ์พื้นฐาน (E1)แม้ว่าอิเล็กโทรดที่เคลือบทั้งสอง (E1 และ E2) จะมีความสามารถในการสตาร์ทส่วนโค้งที่ดีสภาพการเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการป้อนความร้อน กระแสการเชื่อมและความเร็ว มีบทบาทสำคัญในการทำให้เฟสออสเทนไนต์/เฟอร์ไรต์มีความสมดุลของรอยเชื่อม DSS 2205 และคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยมของรอยเชื่อมข้อต่อที่เชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 มีคุณสมบัติในการต้านทานแรงดึงที่ดีเยี่ยม (แรงเฉือน 0.2% YS = 497 MPa และ UTS = 732 MPa) เป็นการยืนยันว่าอิเล็กโทรดเคลือบฟลักซ์พื้นฐานมีดัชนีความเป็นพื้นฐานสูงเมื่อเปรียบเทียบกับอิเล็กโทรดที่เคลือบฟลักซ์กรดอิเล็กโทรดแสดงคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่าโดยมีความเป็นด่างต่ำเห็นได้ชัดว่าในรอยเชื่อมของอิเล็กโทรดที่มีการเคลือบใหม่ (E1 และ E2) ไม่มีความสมดุลของเฟสเฟอร์ไรต์-ออสเทนนิติก ซึ่งเปิดเผยโดยใช้การวิเคราะห์ OES และ SEM-EDS ของรอยเชื่อมและหาปริมาณด้วยเศษส่วนปริมาตรใน การเชื่อมMetallography ยืนยันการศึกษา SEM ของพวกเขาโครงสร้างจุลภาคสาเหตุหลักมาจากการสูญเสียองค์ประกอบโลหะผสม เช่น Cr และ Mo และการปล่อย Cr2N ที่เป็นไปได้ในระหว่างการเชื่อม ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการสแกนเส้น EDSสิ่งนี้ได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมโดยค่าความแข็งต่ำที่พบในการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด E1 และ E2 เนื่องจากสัดส่วนเฟอร์ไรต์และองค์ประกอบอัลลอยด์ในโครงสร้างเหล็กต่ำศักยภาพในการกัดกร่อนของหลักฐาน (Ecorr) ของรอยเชื่อมที่ใช้อิเล็กโทรด E1 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารละลายน้อยกว่าเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับรอยเชื่อมที่ใช้อิเล็กโทรด E2สิ่งนี้เป็นการยืนยันประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดที่พัฒนาขึ้นใหม่ในรอยเชื่อมที่ทดสอบในสภาพแวดล้อม NaCl 3.5% โดยไม่มีองค์ประกอบของโลหะผสมฟลักซ์ผสมสรุปได้ว่าความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางทะเลจำลองจะเพิ่มขึ้นตามกระแสการเชื่อมที่ลดลงดังนั้นการตกตะกอนของคาร์ไบด์และไนไตรด์และความต้านทานการกัดกร่อนของรอยเชื่อมที่ลดลงตามมาโดยใช้อิเล็กโทรด E1 และ E2 จึงถูกอธิบายโดยกระแสการเชื่อมที่เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลในความสมดุลของเฟสของรอยเชื่อมจากเหล็กอเนกประสงค์
เมื่อมีการร้องขอ ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องจะเป็นผู้ให้ข้อมูลสำหรับการศึกษานี้
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. และ Liimatainen J. โครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ที่เกิดขึ้นจากการกดไอโซสแตติกแบบผงโลหะวิทยาในการอบร้อนทางอุตสาหกรรมโลหะ.โรงเรียนเก่าความมึนงงก 35, 2103 https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004)
Kuroda T., Ikeuchi K. และ Kitagawa Y. การควบคุมโครงสร้างจุลภาคในการต่อเหล็กกล้าไร้สนิมสมัยใหม่ในการประมวลผลวัสดุใหม่สำหรับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าขั้นสูง 419–422 (2548)
โครงสร้างจุลภาคของ Smook O. และคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ของโลหะวิทยาผงสมัยใหม่สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล (2547)
Lotto, TR และ Babalola, พฤติกรรมการกัดกร่อนของโพลาไรเซชันแบบ P. และการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของคอมโพสิตเมทริกซ์อะลูมิเนียมและซิลิคอนคาร์ไบด์ AA1070 ที่ความเข้มข้นของกรดคลอไรด์วิศวกรโน้มน้าวใจ4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. และ Ferro P. กระบวนการเชื่อม การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค และคุณสมบัติสุดท้ายของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์และซูเปอร์ดูเพล็กซ์ดูเพล็กซ์สแตนเลส 141–159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013)
Kisasoz A. , Gurel S. และ Karaaslan A. อิทธิพลของเวลาในการหลอมและอัตราการเย็นตัวต่อกระบวนการสะสมในเหล็กทนการกัดกร่อนสองเฟสโลหะ.วิทยาศาสตร์.การรักษาความร้อน57, 544 https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016)
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S และ Ravi K. การพัฒนาเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์แบบลีน (LDSS) ที่มีคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมในห้องปฏิบัติการโรงเรียนเก่าขั้นสูงถังเก็บ794, 714 (2013)
Murkute P. , Pasebani S. และ Isgor OB คุณสมบัติทางโลหะวิทยาและเคมีไฟฟ้าของชั้นหุ้มสแตนเลสซูเปอร์ดูเพล็กซ์บนพื้นผิวเหล็กอ่อนที่ได้จากการผสมด้วยเลเซอร์ในชั้นผงวิทยาศาสตร์.ตัวแทน 10, 10162 https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020)
Oshima, T., Khabara, Y. และ Kuroda, K. ความพยายามในการประหยัดนิกเกิลในสเตนเลสออสเทนนิติกISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007)
Oikawa W., Tsuge S. และ Gonome F. การพัฒนาเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ซีรีส์ใหม่NSSC 2120™, NSSC™ 2351 รายงานทางเทคนิคของ NIPPON Steel หมายเลข 126 (2021)