التركيب الكيميائي للأنبوب الملفوف من الفولاذ المقاوم للصدأ 321 الخواص الميكانيكية وسلوك التآكل للحام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مع قطب كهربائي جديد

شكرا لكم لزيارة Nature.com.أنت تستخدم إصدار متصفح مع دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).بالإضافة إلى ذلك، ولضمان الدعم المستمر، نعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
أشرطة التمرير تعرض ثلاث مقالات لكل شريحة.استخدم زري الرجوع والتالي للتنقل عبر الشرائح، أو أزرار التحكم في الشرائح الموجودة في النهاية للتنقل خلال كل شريحة.

الفولاذ المقاوم للصدأ 321 أنبوب لفائف التركيب الكيميائي

التركيب الكيميائي لأنابيب لفائف الفولاذ المقاوم للصدأ 321 هو كما يلي:
- الكربون: 0.08% كحد أقصى
- المنغنيز: 2.00% كحد أقصى
- النيكل: 9.00% كحد أدنى

الفولاذ المقاوم للصدأ 321 الخواص الميكانيكية لأنبوب الملف

وفقًا لمصنع أنابيب لفائف الفولاذ المقاوم للصدأ 321، يتم جدولة الخصائص الميكانيكية لأنابيب لفائف الفولاذ المقاوم للصدأ 321 أدناه: قوة الشد (رطل لكل بوصة مربعة) قوة الخضوع (رطل لكل بوصة مربعة) الاستطالة (٪)

تطبيقات واستخدامات أنبوب الملف الفولاذ المقاوم للصدأ 321

في العديد من التطبيقات الهندسية، تعد الخصائص الميكانيكية وخصائص التآكل للهياكل الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين (DSS) من أهم العوامل.بحثت الدراسة الحالية في الخواص الميكانيكية ومقاومة التآكل للحام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج في بيئة تحاكي 3.5٪ كلوريد الصوديوم باستخدام قطب كهربائي جديد مصمم خصيصًا دون إضافة عناصر صناعة السبائك إلى عينات التدفق.تم استخدام نوعين مختلفين من التدفقات بمؤشر أساسي 2.40 و0.40 على الأقطاب الكهربائية E1 وE2 للحام لوحات DSS، على التوالي.تم تقييم الثبات الحراري لتركيبات التدفق باستخدام تحليل قياس الوزن الحراري.تم تقييم التركيب الكيميائي وكذلك الخواص الميكانيكية وخصائص التآكل للوصلات الملحومة باستخدام التحليل الطيفي للانبعاث وفقًا لمعايير ASTM المختلفة.يتم استخدام حيود الأشعة السينية لتحديد المراحل الموجودة في اللحامات DSS، ويتم استخدام مسح الإلكترون باستخدام EDS لفحص البنية المجهرية للحامات.كانت قوة الشد للمفاصل الملحومة المصنوعة بواسطة الأقطاب الكهربائية E1 ضمن 715-732 ميجا باسكال، بواسطة الأقطاب الكهربائية E2 - 606-687 ميجا باسكال.تم زيادة تيار اللحام من 90 أمبير إلى 110 أمبير، كما تمت زيادة الصلابة.تتمتع الوصلات الملحومة بأقطاب كهربائية E1 المطلية بالتدفقات الأساسية بخصائص ميكانيكية أفضل.يتمتع الهيكل الفولاذي بمقاومة عالية للتآكل في بيئة 3.5% من كلوريد الصوديوم.وهذا يؤكد قابلية تشغيل الوصلات الملحومة المصنوعة باستخدام الأقطاب الكهربائية المطورة حديثًا.تمت مناقشة النتائج من حيث استنفاد عناصر صناعة السبائك مثل Cr وMo التي لوحظت في اللحامات ذات الأقطاب الكهربائية المطلية E1 وE2، وإطلاق Cr2N في اللحامات المصنوعة باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2.
تاريخيًا، يعود أول ذكر رسمي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (DSS) إلى عام 1927، عندما تم استخدامه فقط في بعض المسبوكات ولم يتم استخدامه في معظم التطبيقات التقنية بسبب محتواه العالي من الكربون.ولكن بعد ذلك، تم تخفيض محتوى الكربون القياسي إلى قيمة قصوى تبلغ 0.03%، وأصبح هذا الفولاذ يستخدم على نطاق واسع في مختلف المجالات.DSS هي عائلة من السبائك تحتوي على كميات متساوية تقريبًا من الفريت والأوستينيت.أظهرت الأبحاث أن الطور الحديدي في DSS يوفر حماية ممتازة ضد التكسير الناتج عن التآكل الناتج عن الكلوريد (SCC)، والذي كان مشكلة مهمة بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (ASS) في القرن العشرين.ومن ناحية أخرى، فإن الطلب على التخزين في بعض الصناعات الهندسية وغيرها[4] يتزايد بمعدل يصل إلى 20% سنويًا.يمكن الحصول على هذا الفولاذ المبتكر ذو الهيكل الأوستنيتي الحديدي ثنائي الطور عن طريق اختيار التركيب المناسب والتكرير الفيزيائي الكيميائي والميكانيكي الحراري.بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ أحادي الطور، يتمتع DSS بقوة إنتاج أعلى وقدرة فائقة على تحمل SCC5، 6، 7، 8. يمنح الهيكل المزدوج هذه الفولاذ قوة وصلابة غير مسبوقة ومقاومة متزايدة للتآكل في البيئات العدوانية التي تحتوي على الأحماض والكلوريدات الحمضية، مياه البحر والمواد الكيميائية المسببة للتآكل9.بسبب التقلبات السنوية في أسعار سبائك النيكل (Ni) في السوق العامة، حقق هيكل DSS، وخاصة نوع النيكل المنخفض (DSS الهزيل)، العديد من الإنجازات البارزة مقارنة بالحديد المكعب المتمركز على الوجه (FCC) 10، 11. تكمن مشكلة تصميمات ASE في أنها تتعرض لظروف قاسية مختلفة.لذلك، تحاول العديد من الأقسام والشركات الهندسية الترويج للفولاذ المقاوم للصدأ البديل المنخفض النيكل (Ni) الذي يؤدي أداءً جيدًا أو أفضل من ASS التقليدي مع قابلية لحام مناسبة ويستخدم في التطبيقات الصناعية مثل المبادلات الحرارية لمياه البحر والصناعة الكيميائية.الحاوية 13 للبيئات ذات التركيز العالي من الكلوريدات.
في التقدم التكنولوجي الحديث، يلعب الإنتاج الملحوم دورا حيويا.عادة، يتم ربط الأعضاء الهيكلية DSS بواسطة اللحام القوسي المحمي بالغاز أو اللحام القوسي المحمي بالغاز.يتأثر اللحام بشكل أساسي بتركيبة القطب المستخدم في اللحام.تتكون أقطاب اللحام من جزأين: المعدن والتدفق.في أغلب الأحيان، يتم طلاء الأقطاب الكهربائية بالتدفق، وهو خليط من المعادن التي، عند تحللها، تطلق غازات وتشكل خبثًا وقائيًا لحماية اللحام من التلوث، وزيادة ثبات القوس، وإضافة مكون صناعة السبائك لتحسين جودة اللحام. .يعد الحديد الزهر والألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الطري والفولاذ عالي القوة والنحاس والنحاس والبرونز من معادن اللحام الكهربائي، في حين أن السليلوز ومسحوق الحديد والهيدروجين هي بعض من مواد التدفق المستخدمة.في بعض الأحيان يتم إضافة الصوديوم والتيتانيوم والبوتاسيوم أيضًا إلى خليط التمويه.
حاول بعض الباحثين دراسة تأثير تكوين القطب الكهربائي على السلامة الميكانيكية والتآكل للهياكل الفولاذية الملحومة.سينغ وآخرون.15 بحث في تأثير تكوين التدفق على استطالة وقوة الشد للحامات الملحومة باللحام القوسي المغمور.أظهرت النتائج أن CaF2 و NiO هما المحددان الرئيسيان لقوة الشد مقارنة بوجود FeMn.قام شيراج وآخرون بدراسة مركبات SMAW عن طريق تغيير تركيز الروتيل (TiO2) في خليط تدفق القطب الكهربائي.وقد وجد أن خصائص الصلابة الدقيقة تزداد بسبب زيادة نسبة وهجرة الكربون والسيليكون.درس كومار [17] تصميم وتطوير التدفقات المتكتلة للحام القوسي المغمور لصفائح الفولاذ.قام نويجبو وأتوانيا18 بالتحقيق في استخدام مواد ربط سيليكات الصوديوم الغنية بالبوتاسيوم لإنتاج تدفقات اللحام القوسي ووجدوا لحامات ذات قوة شد عالية تبلغ 430 ميجا باسكال وبنية حبيبية مقبولة.استخدم Lothongkum et al.19 طريقة حركية قوية لدراسة الجزء الحجمي من الأوستينيت في الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 28Cr–7Ni–O–0.34N في محلول كلوريد الصوديوم المشبع بالهواء بتركيز 3.5% بالوزن.تحت ظروف الرقم الهيدروجيني.و 27 درجة مئوية.يُظهر كل من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والمزدوج الصغير نفس تأثير النيتروجين على سلوك التآكل.لم يؤثر النيتروجين على احتمالية التآكل أو معدله عند درجة الحموضة 7 و10، ومع ذلك، كانت احتمالية التآكل عند درجة الحموضة 10 أقل منها عند درجة الحموضة 7. ومن ناحية أخرى، في جميع مستويات الأس الهيدروجيني التي تمت دراستها، بدأت إمكانية التآكل في الزيادة مع زيادة محتوى النيتروجين .لاسيردا وآخرون.20 دراسة تأليب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج UNS S31803 و UNS S32304 في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5٪ باستخدام الاستقطاب الديناميكي الديناميكي الدوري.في محلول 3.5% بالوزن من كلوريد الصوديوم، تم العثور على علامات الحفر على اللوحين الفولاذيين اللذين تم فحصهما.يتمتع الفولاذ UNS S31803 بقدرة أعلى على التآكل (Ecorr) وإمكانية التنقر (Epit) ومقاومة الاستقطاب (Rp) مقارنة بالفولاذ UNS S32304.يتمتع الفولاذ UNS S31803 بمقاومة أعلى من الفولاذ UNS S32304.وفقا لدراسة أجراها جيانغ وآخرون.[21]، تشتمل ذروة إعادة التنشيط المقابلة للطور المزدوج (مرحلة الأوستينيت والفريت) للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج على ما يصل إلى 65% من تركيبة الفريت، وتزداد كثافة تيار إعادة تنشيط الفريت مع زيادة وقت المعالجة الحرارية.من المعروف أن المرحلتين الأوستنيتي والحديدي تظهر تفاعلات كهروكيميائية مختلفة عند إمكانات كهروكيميائية مختلفة .استخدم عبده وآخرون قياسات ديناميكية الجهد للتحليل الطيفي للاستقطاب والتحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية لدراسة التآكل المستحث كهروكيميائيًا لسبائك DSS ملحومة بالليزر 2205 في مياه البحر الاصطناعية (3.5% كلوريد الصوديوم) في ظل ظروف متفاوتة من الحموضة والقلوية.وقد لوحظ تآكل الحفر على الأسطح المكشوفة لعينات DSS التي تم اختبارها.وبناءً على هذه النتائج، فقد ثبت أن هناك علاقة تناسبية بين الرقم الهيدروجيني للوسط المذاب ومقاومة الغشاء المتكون أثناء عملية نقل الشحنة، مما يؤثر بشكل مباشر على تكوين التنقر ومواصفاته.كان الغرض من هذه الدراسة هو فهم كيفية تأثير تركيبة قطب اللحام المطورة حديثًا على السلامة الميكانيكية ومقاومة التآكل لـ DSS 2205 الملحومة في بيئة كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5٪.
كانت معادن التدفق (المكونات) المستخدمة في تركيبات طلاء الأقطاب الكهربائية هي كربونات الكالسيوم (CaCO3) من منطقة أوباجانا، ولاية كوجي، نيجيريا، فلوريد الكالسيوم (CaF2) من ولاية تارابا، نيجيريا، ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)، مسحوق التلك (Mg3Si4O10(OH) ) )2) والروتيل (TiO2) تم الحصول عليهما من جوس، نيجيريا، والكاولين (Al2(OH)4Si2O5) تم الحصول عليهما من كانكارا، ولاية كاتسينا، نيجيريا.يتم استخدام سيليكات البوتاسيوم كمواد رابطة، ويتم الحصول عليها من الهند.
كما هو مبين في الجدول 1، تم وزن الأكاسيد المكونة بشكل مستقل على ميزان رقمي.تم بعد ذلك خلطه مع مادة رابطة سيليكات البوتاسيوم (23% من الوزن) في خلاط كهربائي (نموذج: 641-048) من شركة Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) لمدة 30 دقيقة للحصول على عجينة شبه صلبة متجانسة.يتم ضغط التدفق المختلط الرطب في شكل أسطواني من آلة الضغط ويتم تغذيته إلى غرفة البثق عند ضغط من 80 إلى 100 كجم / سم 2، ومن غرفة تغذية السلك يتم تغذيته إلى آلة بثق السلك المقاوم للصدأ بقطر 3.15 مم.تتم تغذية التدفق من خلال نظام فوهة/قالب ويتم حقنه في الطارد لقذف الأقطاب الكهربائية.تم الحصول على عامل تغطية قدره 1.70 مم، حيث يتم تعريف عامل التغطية على أنه نسبة قطر القطب الكهربائي إلى قطر الجديلة.بعد ذلك، تم تجفيف الأقطاب الكهربائية المطلية في الهواء لمدة 24 ساعة ثم تحميصها في فرن كاتم (نموذج PH-248-0571/5448) عند درجة حرارة 150-250 درجة مئوية \(-\) لمدة ساعتين.استخدم المعادلة لحساب قلوية التدفق.(1) 26؛
تم تحديد الثبات الحراري لعينات التدفق من التركيبتين E1 وE2 باستخدام تحليل قياس الوزن الحراري (TGA).تم تحميل عينة تبلغ حوالي 25.33 ملجم من التدفق في TGA لتحليلها.أجريت التجارب في وسط خامل تم الحصول عليه عن طريق التدفق المستمر لـ N2 بمعدل 60 مل / دقيقة.تم تسخين العينة من 30 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية بمعدل تسخين 10 درجات مئوية / دقيقة.باتباع الطرق التي ذكرها Wang et al.27 وXu et al.28 وDagwa et al.29، تم تقييم التحلل الحراري وفقدان الوزن للعينات عند درجات حرارة معينة من مخططات TGA.
قم بمعالجة لوحتي DSS مقاس 300 × 60 × 6 مم للتحضير للحام.تم تصميم الأخدود على شكل حرف V بفجوة جذر 3 مم، وفتحة جذر 2 مم، وزاوية أخدود 60 درجة.تم بعد ذلك شطف اللوحة بالأسيتون لإزالة الملوثات المحتملة.لحام اللوحات باستخدام لحام القوس المعدني المحمي (SMAW) مع القطبية الإيجابية لقطب التيار المباشر (DCEP) باستخدام الأقطاب الكهربائية المغلفة (E1 وE2) والقطب المرجعي (C) الذي يبلغ قطره 3.15 مم.تم استخدام آلة التفريغ الكهربائي (EDM) (الطراز: Excetek-V400) لتصنيع عينات الفولاذ الملحومة آليًا للاختبار الميكانيكي وتوصيف التآكل.يوضح الجدول 2 رمز المثال والوصف، ويوضح الجدول 3 معلمات تشغيل اللحام المختلفة المستخدمة في لحام لوحة DSS.يتم استخدام المعادلة (2) لحساب مدخلات الحرارة المقابلة.
باستخدام مطياف الانبعاث البصري Bruker Q8 MAGELLAN (OES) بطول موجة يتراوح من 110 إلى 800 نانومتر وبرنامج قاعدة بيانات SQL، تم تحديد التركيب الكيميائي لمفاصل اللحام للأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC، بالإضافة إلى عينات من المعدن الأساسي.يستخدم الفجوة بين القطب والعينة المعدنية قيد الاختبار ويولد طاقة كهربائية على شكل شرارة.يتم تبخير عينة من المكونات ورشها، تليها الإثارة الذرية، والتي تنبعث بعد ذلك من طيف خطي محدد.للتحليل النوعي للعينة، يقيس أنبوب المضاعف الضوئي وجود طيف مخصص لكل عنصر، بالإضافة إلى شدة الطيف.ثم استخدم المعادلة لحساب رقم مقاومة التنقر المكافئ (PREN).(3) يتم استخدام النسبة 32 ومخطط الحالة الصادر عن المؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية لعام 1992 لحساب مكافئات الكروم والنيكل (Creq وNieq) من المعادلات.(4) و(5) هما 33 و34 على التوالي؛
لاحظ أن PREN يأخذ في الاعتبار فقط التأثير الإيجابي للعناصر الرئيسية الثلاثة Cr وMo وN، في حين أن عامل النيتروجين x يتراوح بين 16-30.عادةً، يتم تحديد x من قائمة 16 أو 20 أو 30. في الأبحاث المتعلقة بالفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، يتم استخدام القيمة المتوسطة 20 بشكل شائع لحساب قيم PREN35,36.
تم اختبار شد الوصلات الملحومة المصنوعة باستخدام أقطاب كهربائية مختلفة على آلة اختبار عالمية (Instron 8800 UTM) بمعدل إجهاد قدره 0.5 مم/دقيقة وفقًا للمواصفة ASTM E8-21.تم حساب قوة الشد (UTS)، وقوة خضوع القص بنسبة 0.2% (YS)، والاستطالة وفقًا للمواصفة ASTM E8-2137.
تم أولاً طحن اللحامات DSS 2205 وصقلها باستخدام أحجام مختلفة من الحبيبات (120، 220، 320، 400، 600، 800، 1000 و 1200) قبل تحليل الصلابة.تم تصنيع العينات الملحومة باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC. ويتم قياس الصلابة عند عشر (10) نقاط من مركز اللحام إلى المعدن الأساسي بفاصل 1 مم.
مقياس حيود الأشعة السينية (D8 Discover، Bruker، ألمانيا) تم تكوينه باستخدام برنامج Bruker XRD Commander لجمع البيانات وإشعاع Cu-K-α المفلتر Fe بطاقة تبلغ 8.04 كيلو فولت تتوافق مع طول موجة يبلغ 1.5406 Å ومعدل مسح قدره 3 ° نطاق المسح (2θ) دقيقة -1 هو 38 إلى 103 درجة لتحليل الطور باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC وBM الموجودة في لحامات DSS.تم استخدام طريقة تحسين Rietveld لفهرسة المراحل التأسيسية باستخدام برنامج MAUD الموصوف بواسطة Lutterotti.استنادًا إلى ASTM E1245-03، تم إجراء تحليل ميتالوغرافي كمي للصور المجهرية لمفاصل اللحام للأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC باستخدام برنامج Image J40.نتائج حساب الكسر الحجمي لمرحلة الفريت الأوستنيتي ومتوسط ​​​​قيمتها وانحرافها مبينة في الجدول.5. كما هو موضح في نموذج التكوين في الشكل.في الشكل 6 د، تم إجراء تحليل المجهر الضوئي (OM) على PM والمفاصل الملحومة بالأقطاب الكهربائية E1 وE2 لدراسة شكل العينات.تم صقل العينات باستخدام ورق الصنفرة بحبيبات كربيد السيليكون (SiC) 120، 220، 320، 400، 600، 800، 1000، 1200، 1500، و2000.تم بعد ذلك حفر العينات كهربائيًا في محلول حمض الأكساليك المائي بنسبة 10٪ عند درجة حرارة الغرفة عند جهد 5 فولت لمدة 10 ثوانٍ ووضعها على مجهر بصري LEICA DM 2500 M للتوصيف المورفولوجي.تم إجراء مزيد من التلميع للعينة باستخدام ورق كربيد السيليكون الحصباء (SiC) 2500 لتحليل SEM-BSE.بالإضافة إلى ذلك، تم فحص الوصلات الملحومة بحثًا عن البنية المجهرية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح للانبعاث الميداني عالي الدقة (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430، الولايات المتحدة الأمريكية) المجهز بـ EMF.تم طحن عينة بحجم 20 × 10 × 6 مم باستخدام ورق صنفرة SiC مختلف يتراوح حجمه من 120 إلى 2500. تم حفر العينات كهربائيًا في 40 جم من NaOH و100 مل من الماء المقطر بجهد 5 فولت لمدة 15 ثانية، ثم مثبتة على حامل العينة، الموجود في غرفة SEM، لتحليل العينات بعد تطهير الغرفة بالنيتروجين.يقوم شعاع الإلكترون الناتج عن خيوط التنغستن الساخنة بإنشاء شبكة على العينة لإنتاج صور بتكبيرات مختلفة، وتم الحصول على نتائج المجالات الكهرومغناطيسية باستخدام طرق Roche et al.41 و موكوبي 42 .
تم استخدام طريقة الاستقطاب الكهروكيميائي الديناميكي وفقًا للمواصفة ASTM G59-9743 وASTM G5-1444 لتقييم احتمالية التحلل لألواح DSS 2205 الملحومة بأقطاب كهربائية E1 وE2 وC في بيئة كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5%.تم إجراء الاختبارات الكهروكيميائية باستخدام جهاز Potentiostat-Galvanostat/ZRA الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر (الطراز: PC4/750، Gamry Instruments، الولايات المتحدة الأمريكية).تم إجراء الاختبار الكهروكيميائي على إعداد اختبار ثلاثي الأقطاب: DSS 2205 كإلكترود عامل، وإلكترود الكالوميل المشبع (SCE) كإلكترود مرجعي وقضيب الجرافيت كإلكترود مضاد.تم إجراء القياسات باستخدام خلية كهروكيميائية حيث كانت مساحة عمل المحلول هي مساحة قطب العمل 0.78 سم 2.تم إجراء قياسات تتراوح بين -1.0 فولت إلى +1.6 فولت على OCP المستقر مسبقًا (بالنسبة إلى OCP) بمعدل مسح قدره 1.0 مللي فولت/ثانية.
تم إجراء اختبارات درجة الحرارة الحرجة للتنقر الكهروكيميائي في 3.5% من كلوريد الصوديوم لتقييم مقاومة اللحامات المصنوعة باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC.بشكل واضح على إمكانات التنقر في PB (بين المناطق السلبية والعابرة)، والعينات الملحومة باستخدام E1، E2، والأقطاب الكهربائية C. لذلك، يتم إجراء قياسات CPT لتحديد إمكانية التنقر لمواد اللحام الاستهلاكية بدقة.تم إجراء اختبار CPT وفقًا لتقارير اللحام بالفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 45 وASTM G150-1846.من كل من الفولاذ المراد لحامه (S-110A، E1-110A، E2-90A)، تم قطع عينات بمساحة 1 سم2، بما في ذلك مناطق القاعدة واللحام ومناطق HAZ.تم صقل العينات باستخدام ورق الصنفرة وملاط مسحوق الألومينا 1 ميكرومتر وفقًا لإجراءات إعداد العينات المعدنية القياسية.بعد التلميع، تم تنظيف العينات بالموجات فوق الصوتية في الأسيتون لمدة دقيقتين.تمت إضافة محلول اختبار NaCl بنسبة 3.5% إلى خلية اختبار CPT وتم ضبط درجة الحرارة الأولية إلى 25 درجة مئوية باستخدام منظم الحرارة (Neslab RTE-111).بعد الوصول إلى درجة حرارة الاختبار الأولية البالغة 25 درجة مئوية، تم نفخ غاز Ar لمدة 15 دقيقة، ثم تم وضع العينات في الخلية، وتم قياس OCF لمدة 15 دقيقة.تم بعد ذلك استقطاب العينة بتطبيق جهد 0.3 فولت عند درجة حرارة أولية قدرها 25 درجة مئوية، وتم قياس التيار لمدة 10 دقائق.ابدأ بتسخين المحلول بمعدل 1 درجة مئوية/دقيقة إلى 50 درجة مئوية.أثناء تسخين محلول الاختبار، يتم استخدام مستشعر درجة الحرارة لمراقبة درجة حرارة المحلول بشكل مستمر وتخزين بيانات الوقت ودرجة الحرارة، ويتم استخدام الجهد/الجلفانوستات لقياس التيار.تم استخدام قطب الجرافيت كقطب مضاد، وتم قياس جميع الإمكانات بالنسبة إلى القطب المرجعي Ag/AgCl.تم إجراء تطهير الأرجون طوال الاختبار.
على الشكل.يوضح الشكل 1 التركيبة (بالنسبة المئوية للوزن) لمكونات التدفق F1 وF2 المستخدمة لإنتاج الأقطاب الكهربائية القلوية (E1) والحمضية (E2)، على التوالي.يتم استخدام مؤشر قاعدية التدفق للتنبؤ بالخصائص الميكانيكية والمعدنية للمفاصل الملحومة.F1 هو مكون التدفق المستخدم في طلاء الأقطاب الكهربائية E1، والذي يسمى التدفق القلوي لأن مؤشره الأساسي أكبر من 1.2 (أي 2.40)، وF2 هو التدفق المستخدم في طلاء الأقطاب الكهربائية E2، ويسمى التدفق الحمضي نظرًا لأساسيته المؤشر <0.9 (أي 2.40).0.40).من الواضح أن الأقطاب الكهربائية المطلية بالتدفقات الأساسية لها في معظم الحالات خواص ميكانيكية أفضل من الأقطاب الكهربائية المطلية بالتدفقات الحمضية.هذه الخاصية هي وظيفة هيمنة الأكسيد الأساسي في نظام تكوين التدفق للقطب الكهربائي E1.على العكس من ذلك، فإن إزالة الخبث (قابلية الانفصال) والترشيش المنخفض الذي لوحظ في المفاصل الملحومة بأقطاب كهربائية E2 هي سمة من سمات الأقطاب الكهربائية ذات طلاء التدفق الحمضي الذي يحتوي على نسبة عالية من الروتيل.تتوافق هذه الملاحظة مع النتائج التي توصلت إليها Gill47 والتي تفيد بأن تأثير محتوى الروتيل على قابلية انفصال الخبث والترشيش المنخفض للأقطاب الكهربائية المطلية بالتدفق الحمضي يساهم في تجميد الخبث السريع.تم استخدام الكاولين في نظام التدفق المستخدم في طلاء الأقطاب الكهربائية E1 وE2 كمواد تشحيم، كما أدى مسحوق التلك إلى تحسين قابلية بثق الأقطاب الكهربائية.تساهم مواد ربط سيليكات البوتاسيوم في أنظمة التدفق في تحسين اشتعال القوس واستقرار الأداء، بالإضافة إلى خصائصها اللاصقة، وتحسين فصل الخبث في المنتجات الملحومة.نظرًا لأن CaCO3 عبارة عن قاطع شبكي (كسارة الخبث) في التدفق ويميل إلى توليد الكثير من الدخان أثناء اللحام بسبب التحلل الحراري إلى CaO وحوالي 44٪ من ثاني أكسيد الكربون، فإن TiO2 (كمنشئ شبكة / صانع خبث) يساعد على تقليل الكمية الدخان أثناء اللحام.اللحام وبالتالي تحسين قابلية انفصال الخبث كما اقترح Jing et al.48.تدفق الفلور (CaF2) هو تدفق عدواني كيميائيًا يعمل على تحسين نظافة اللحام.جاسترزبسكا وآخرون.49 أبلغ عن تأثير تركيبة الفلورايد لتركيبة التدفق هذه على خصائص نظافة اللحام.عادةً، تتم إضافة التدفق إلى منطقة اللحام لتحسين استقرار القوس، وإضافة عناصر صناعة السبائك، وتراكم الخبث، وزيادة الإنتاجية، وتحسين جودة حوض اللحام 50.
منحنيات TGA-DTG الموضحة في الشكلين.يُظهر الشكل 2 أ و 2 ب فقدان الوزن على ثلاث مراحل عند التسخين في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 30-1000 درجة مئوية في جو من النيتروجين.توضح النتائج في الشكلين 2 أ و ب أنه بالنسبة لعينات التدفق القاعدي والحمضي، ينخفض ​​منحنى TGA للأسفل بشكل مستقيم حتى يصبح أخيرًا موازيًا لمحور درجة الحرارة، حوالي 866.49 درجة مئوية و849.10 درجة مئوية على التوالي.يرجع فقدان الوزن بنسبة 1.30% و0.81% في بداية منحنيات TGA في الشكل 2 أ و2 ب إلى الرطوبة التي تمتصها مكونات التدفق، فضلاً عن تبخر الرطوبة السطحية وجفافها.التحلل الرئيسي لعينات التدفق الرئيسي في المرحلتين الثانية والثالثة في الشكل.حدثت في الشكل 2 أ في نطاقات درجات الحرارة 619.45 درجة مئوية - 766.36 درجة مئوية و 766.36 درجة مئوية - 866.49 درجة مئوية، وكانت نسبة فقدان الوزن 2.84 و 9.48٪.، على التوالى.بينما بالنسبة لعينات التدفق الحمضي في الشكل 7 ب، والتي كانت تتراوح درجات الحرارة بين 665.23 درجة مئوية - 745.37 درجة مئوية و745.37 درجة مئوية - 849.10 درجة مئوية، كانت النسبة المئوية لفقدان الوزن 0.81 و6.73٪ على التوالي، وهو ما يُعزى إلى التحلل الحراري.وبما أن مكونات التدفق غير عضوية، فإن المواد المتطايرة تقتصر على خليط التمويه.ولذلك، فإن الاختزال والأكسدة أمر فظيع.ويتوافق هذا مع نتائج Balogun et al.51، وKamli et al.52، وAdeleke et al.53.مجموع فقدان الكتلة لعينة التدفق الملاحظ في الشكل.2أ و2ب هي 13.26% و8.43% على التوالي.فقدان كتلة أقل لعينات التدفق في الشكل.يرجع السبب في الشكل 2 ب إلى نقاط الانصهار العالية لـ TiO2 وSiO2 (1843 و1710 درجة مئوية على التوالي) كأكاسيد رئيسية تشكل خليط التدفق، في حين أن TiO2 وSiO2 لهما نقاط انصهار أقل.نقطة الانصهار الأكسيد الأساسي: CaCO3 (825 درجة مئوية) في عينة التدفق في الشكل.2a56.تم الإبلاغ جيدًا عن هذه التغييرات في نقطة انصهار الأكاسيد الأولية في مخاليط التمويه بواسطة Shi et al.54 وRingdalen et al.55 وDu et al.56.بملاحظة فقدان الوزن المستمر في الشكل 2 أ و 2 ب، يمكن استنتاج أن عينات التدفق المستخدمة في طلاءات القطب الكهربائي E1 و E2 تخضع لتحلل في خطوة واحدة، كما اقترح Brown57.يمكن رؤية نطاق درجة حرارة العملية من المنحنيات المشتقة (بالوزن٪) في الشكل.2 أ و ب.نظرًا لأن منحنى TGA لا يمكنه أن يصف بدقة درجة الحرارة المحددة التي يخضع فيها نظام التدفق لتغيير الطور والتبلور، يتم استخدام مشتق TGA لتحديد قيمة درجة الحرارة الدقيقة لكل ظاهرة (تغير الطور) كذروة ماصة للحرارة لإعداد نظام التدفق.
تُظهر منحنيات TGA-DTG التحلل الحراري لـ (أ) التدفق القلوي لطلاء القطب الكهربائي E1 و(ب) التدفق الحمضي لطلاء القطب الكهربائي E2.
يوضح الجدول 4 نتائج التحليل الطيفي وتحليل SEM-EDS للمعدن الأساسي DSS 2205 واللحامات المصنوعة باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC.أظهرت E1 وE2 أن محتوى الكروم (Cr) انخفض بشكل حاد إلى 18.94 و17.04%، ومحتوى الموليبدينوم (Mo) كان 0.06 و0.08% على التوالي.قيم اللحامات بالأقطاب الكهربائية E1 و E2 أقل.وهذا يتماشى قليلاً مع قيمة PREN المحسوبة للمرحلة الحديدي الأوستنيتي من تحليل SEM-EDS.لذلك، يمكن ملاحظة أن التنقر يبدأ في المرحلة بقيم PREN منخفضة (لحامات من E1 وE2)، كما هو موضح في الجدول 4 بشكل أساسي. وهذا يدل على النضوب والترسيب المحتمل للسبيكة في اللحام.بعد ذلك، يظهر في الجدول 4 انخفاض محتوى عناصر صناعة السبائك Cr وMo في اللحامات المنتجة باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2 وقيمها المكافئة المنخفضة (PREN)، مما يخلق مشكلة في الحفاظ على المقاومة في البيئات العدوانية، خاصة في بيئات الكلوريد.- البيئة المحتوية.قد يكون لمحتوى النيكل (Ni) المرتفع نسبيًا بنسبة 11.14٪ والحد المسموح به لمحتوى المنغنيز في الوصلات الملحومة للأقطاب الكهربائية E1 وE2 تأثير إيجابي على الخواص الميكانيكية لعمليات اللحام المستخدمة في ظروف محاكاة مياه البحر (الشكل 3). ).تم تصنيعها باستخدام عمل Yuan وOy58 وJing et al.48 حول تأثير التركيبات العالية من النيكل والمنغنيز على تحسين الخواص الميكانيكية للهياكل الملحومة DSS في ظل ظروف التشغيل القاسية.
نتائج اختبار الشد لـ (أ) UTS و 0.2٪ تبلد YS و (ب) استطالة موحدة وكاملة وانحرافاتها المعيارية.
تم تقييم خصائص قوة المادة الأساسية (BM) والمفاصل الملحومة المصنوعة من الأقطاب الكهربائية المطورة (E1 وE2) والقطب المتوفر تجاريًا (C) عند تياري لحام مختلفين هما 90 أمبير و110 أمبير. (ب) يُظهر UTS وYS بإزاحة 0.2%، بالإضافة إلى بيانات الاستطالة والانحراف المعياري.نتائج تعويض UTS و YS بنسبة 0.2٪ تم الحصول عليها من الشكلين.يوضح الشكل 3 أ القيم المثلى للعينة رقم.1 (BM)، رقم العينة.3 (اللحام E1)، رقم العينة.5 (اللحام E2) ورقم العينة.6 (اللحام مع C) هي 878 و 616 ميجا باسكال، 732 و 497 ميجا باسكال، 687 و 461 ميجا باسكال و 769 و 549 ميجا باسكال، على التوالي، والانحرافات المعيارية لكل منهما.من الشكل.110 أ) هي العينات المرقمة 1 و2 و3 و6 و7 على التوالي، مع الحد الأدنى الموصى به من خصائص الشد التي تزيد عن 450 ميجا باسكال في اختبار الشد و620 ميجا باسكال في اختبار الشد الذي اقترحه Grocki32.استطالة عينات اللحام بالأقطاب الكهربائية E1 و E2 و C ممثلة بالعينات رقم 2 ورقم 3 ورقم 4 ورقم 5 ورقم 6 ورقم 7 عند تيارات لحام 90 أمبير و110 أمبير، على التوالي، يعكس اللدونة والصدق.العلاقة مع المعادن الأساسية.تم تفسير الاستطالة السفلية من خلال عيوب اللحام المحتملة أو تكوين تدفق القطب (الشكل 3 ب).يمكن أن نستنتج أن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج BM والمفاصل الملحومة مع الأقطاب الكهربائية E1 و E2 و C بشكل عام لها خصائص شد أعلى بكثير بسبب محتواها العالي نسبيًا من النيكل (الجدول 4)، ولكن تمت ملاحظة هذه الخاصية في الوصلات الملحومة.يتم الحصول على E2 الأقل فعالية من التركيبة الحمضية للتدفق.أثبت Gunn59 تأثير سبائك النيكل على تحسين الخواص الميكانيكية للوصلات الملحومة والتحكم في توازن الطور وتوزيع العناصر.وهذا يؤكد مرة أخرى حقيقة أن الأقطاب الكهربائية المصنوعة من تركيبات التدفق الأساسية لها خصائص ميكانيكية أفضل من الأقطاب الكهربائية المصنوعة من مخاليط التدفق الحمضية، كما اقترح Bang et al.60.وبالتالي، فقد تم تقديم مساهمة كبيرة في المعرفة الموجودة حول خصائص الوصلة الملحومة للقطب المطلي الجديد (E1) مع خصائص الشد الجيدة.
على الشكل.يوضح الشكلان 4 أ و4 ب خصائص الصلابة الدقيقة لفيكرز للعينات التجريبية للمفاصل الملحومة للأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC. ويبين الشكل 4 أ نتائج الصلابة التي تم الحصول عليها من اتجاه واحد للعينة (من WZ إلى BM)، وفي الشكل.يوضح الشكل 4 ب نتائج الصلابة التي تم الحصول عليها على جانبي العينة.يمكن أن تكون قيم الصلابة التي تم الحصول عليها أثناء لحام العينات رقم 2 و 3 و 4 و 5، وهي عبارة عن وصلات ملحومة بالأقطاب الكهربائية E1 و E2، ناتجة عن البنية ذات الحبيبات الخشنة أثناء التصلب في دورات اللحام.وقد لوحظت زيادة حادة في الصلابة في HAZ ذات الحبيبات الخشنة وفي HAZ ذات الحبيبات الدقيقة لجميع العينات رقم 2-7 (انظر رموز العينة في الجدول 2)، والتي يمكن تفسيرها من خلال التغيير المحتمل في البنية المجهرية لـ اللحام نتيجة لعينات لحام الكروم غنية بالانبعاثات (Cr23C6).بالمقارنة مع عينات اللحام الأخرى 2 و 3 و 4 و 5، فإن قيم الصلابة للوصلات الملحومة للعينات رقم 6 و 7 في الشكلين.4 أ و 4 ب أعلاه (الجدول 2).وفقًا لمحمد وآخرين.61 وNowacki وLukoje62، قد يكون هذا بسبب ارتفاع قيمة الفريت δ والضغوط المتبقية المستحثة في اللحام، بالإضافة إلى استنفاد عناصر صناعة السبائك مثل Mo وCr في اللحام.يبدو أن قيم الصلابة لجميع العينات التجريبية المدروسة في منطقة BM متسقة.الاتجاه في نتائج تحليل صلابة العينات الملحومة يتوافق مع استنتاجات الباحثين الآخرين61،63،64.
قيم صلابة الوصلات الملحومة لعينات DSS (أ) نصف مقطع العينات الملحومة و (ب) المقطع الكامل للوصلات الملحومة.
تم الحصول على المراحل المختلفة الموجودة في DSS 2205 الملحومة مع أقطاب E1 وE2 وC ويظهر في الشكل 5 أطياف XRD لزاوية الحيود 2\(\theta\). ) وتم تحديد مراحل الفريت (\(\alpha\)) عند زوايا حيود قدرها 43° و44°، مما يؤكد بشكل قاطع أن تركيبة اللحام عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ 65 ثنائي الطور.أن DSS BM يُظهر فقط المراحل الأوستنيتي (\(\gamma\)) والحديدي (\(\alpha\)) ، مما يؤكد نتائج البنية المجهرية الواردة في الشكلين 1 و 2. 6 ج و 7 ج و 9 ج.تشير المرحلة الحديدية (\(\alpha\)) التي تمت ملاحظتها باستخدام DSS BM والذروة العالية في اللحام إلى القطب C إلى مقاومتها للتآكل، حيث تهدف هذه المرحلة إلى زيادة مقاومة التآكل للصلب، كما قال دافيسون وريدموند66 ذكر أن وجود عناصر تثبيت الفريت، مثل Cr وMo، يعمل بشكل فعال على تثبيت الفيلم السلبي للمادة في البيئات التي تحتوي على الكلوريد.ويبين الجدول 5 مرحلة الفريت الأوستنيتي بواسطة علم المعادن الكمي.يتم تحقيق نسبة جزء الحجم من الطور الفريت الأوستنيتي في المفاصل الملحومة للقطب C تقريبًا (≈1:1).يشير تكوين طور الفريت المنخفض (\(\alpha\)) لعمليات اللحام باستخدام أقطاب كهربائية E1 وE2 في نتائج جزء الحجم (الجدول 5) إلى حساسية محتملة للبيئة المسببة للتآكل، وهو ما تم تأكيده من خلال التحليل الكهروكيميائي.تم تأكيده (الشكل 10 أ، ب))، نظرًا لأن مرحلة الفريت توفر قوة عالية وحماية ضد التشقق الناتج عن التآكل الناتج عن الكلوريد.وهذا ما تؤكده أيضًا قيم الصلابة المنخفضة التي لوحظت في لحام الأقطاب الكهربائية E1 و E2 في الشكل.4 أ، ب، والتي تنتج عن انخفاض نسبة الفريت في الهيكل الفولاذي (الجدول 5).يشير وجود مراحل الأوستنيتي غير المتوازنة (\(\gamma\)) والحديدي (\(\alpha\)) في الوصلات الملحومة باستخدام أقطاب كهربائية E2 إلى الضعف الفعلي للصلب أمام هجوم التآكل الموحد.على العكس من ذلك، فإن أطياف XPA للفولاذ ثنائي الطور للمفاصل الملحومة بأقطاب كهربائية E1 وC، إلى جانب نتائج BM، تشير عادة إلى وجود عناصر تثبيت الأوستنيتي والحديدي، مما يجعل المادة مفيدة في البناء وصناعة البتروكيماويات. ، لأن جادل جيمينيز وآخرون.65؛ديفيدسون وريدموند66؛الشامنت وآخرون67.
صورة مجهرية بصرية للمفاصل الملحومة لأقطاب E1 ذات أشكال هندسية لحام مختلفة: (أ) HAZ توضح خط الدمج، (ب) HAZ توضح خط الدمج عند التكبير الأعلى، (ج) BM للمرحلة الحديدي الأوستنيتي، (د) هندسة اللحام ، ( هـ ) يُظهر المنطقة الانتقالية القريبة، ( و ) يُظهر HAZ الطور الحديدي الأوستنيتي عند التكبير الأعلى، ( ز ) تُظهر منطقة اللحام الطور الحديدي الأوستنيتي مرحلة الشد.
صورة مجهرية بصرية لحامات القطب E2 في أشكال هندسية مختلفة للحام: (أ) HAZ توضح خط الدمج، (ب) HAZ توضح خط الدمج عند التكبير الأعلى، (ج) BM لمرحلة السائبة من الحديد الأوستنيتي، (د) هندسة اللحام، ( هـ ) ) توضح المنطقة الانتقالية في المنطقة المجاورة، ( و ) HAZ توضح الطور الحديدي الأوستنيتي عند التكبير العالي، ( ز ) منطقة اللحام التي توضح الطور الحديدي الأوستنيتي.
تُظهر الأشكال 6 أ-ج، على سبيل المثال، البنية المعدنية لمفاصل DSS الملحومة باستخدام قطب كهربائي E1 في أشكال هندسية لحام مختلفة (الشكل 6 د)، مما يشير إلى مكان التقاط الصور المجهرية الضوئية بتكبيرات مختلفة.على الشكل.6 أ، ب، و – المناطق الانتقالية للمفاصل الملحومة، مما يدل على هيكل توازن الطور من الفريت الأوستينيت.تُظهر الأشكال 7 أ-ج وعلى سبيل المثال أيضًا OM لمفصل DSS الملحوم باستخدام قطب كهربائي E2 في أشكال هندسية لحام مختلفة (الشكل 7 د)، مما يمثل نقاط تحليل OM بتكبيرات مختلفة.على الشكل.يوضح الشكل 7 أ، ب، و المنطقة الانتقالية للمفصل الملحوم في حالة توازن الحديديك الأوستنيتي.يظهر OM في منطقة اللحام (WZ) في الشكل.1 والتين.2. اللحامات للأقطاب الكهربائية E1 و E2 6g و 7g على التوالي.يظهر OM على BM في الشكلين 1 و 2. في الشكل.تُظهر الأشكال 6c وe و7c وe حالة الوصلات الملحومة ذات الأقطاب الكهربائية E1 وE2 على التوالي.المنطقة المضيئة هي مرحلة الأوستينيت والمنطقة السوداء الداكنة هي مرحلة الفريت.أشار توازن الطور في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بالقرب من خط الاندماج إلى تكوين رواسب Cr2N، كما هو موضح في الصور المجهرية SEM-BSE في الشكلين.8 أ، ب وتم تأكيده في الشكل.9أ،ب.لوحظ وجود Cr2N في مرحلة الفريت للعينات في التين.8 أ، ب وتم تأكيده من خلال تحليل نقطة SEM-EMF ومخططات خط EMF للأجزاء الملحومة (الشكل 9 أ-ب)، ويرجع ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة حرارة اللحام.يعمل الدوران على تسريع إدخال الكروم والنيتروجين، حيث أن ارتفاع درجة الحرارة في اللحام يزيد من معامل انتشار النيتروجين.تدعم هذه النتائج الدراسات التي أجراها راميريز وآخرون.68 وهيرينيو وآخرون.69 والتي توضح أنه بغض النظر عن محتوى النيتروجين، فإن Cr2N يترسب عادةً على حبيبات الفريت، وحدود الحبوب، وحدود α/\(\gamma\)، كما اقترح أيضًا باحثين آخرين.70.71.
( أ ) التحليل الموضعي SEM-EMF (1 و 2 و 3) لمفصل ملحوم مع E2؛
يوضح الشكلان التشكل السطحي للعينات التمثيلية والمجالات الكهرومغناطيسية المقابلة لها.10أ-ج.على الشكل.يوضح الشكلان 10 أ و10 ب صورًا مجهرية SEM وأطياف المجالات الكهرومغناطيسية الخاصة بها للمفاصل الملحومة باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2 في منطقة اللحام، على التوالي، وفي الشكل.يُظهر الشكل 10 ج صورًا مجهرية SEM وأطياف EMF لـ OM التي تحتوي على مراحل الأوستينيت (\(\gamma\)) والفريت (\(\alpha\)) بدون أي رواسب.كما هو مبين في طيف EDS في الشكل 10 أ، فإن النسبة المئوية لـ Cr (21.69 بالوزن٪) وMo (2.65 بالوزن٪) مقارنة بـ 6.25٪ بالوزن Ni تعطي إحساسًا بالتوازن المقابل لمرحلة الفريت الأوستنيتي.البنية المجهرية مع انخفاض كبير في محتوى الكروم (15.97 بالوزن٪) والموليبدينوم (1.06 بالوزن٪) مقارنة مع المحتوى العالي من النيكل (10.08 بالوزن٪) في البنية المجهرية للمفصل الملحوم للقطب الكهربائي E2، كما هو موضح في تين.1. قارن.طيف المجالات الكهرومغناطيسية 10 ب.الشكل الحاد ذو البنية الأوستنيتي ذات الحبيبات الدقيقة التي تظهر في WZ الموضح في الشكل.يؤكد الشكل 10 ب احتمال استنفاد عناصر التسميد (Cr وMo) في اللحام وترسيب نيتريد الكروم (Cr2N) - المرحلة الأوستنيتي.يؤكد توزيع جزيئات الترسيب على طول حدود المرحلتين الأوستنيتي (\(\جاما\)) والحديدي (\(\alpha\)) للمفاصل الملحومة DSS هذا البيان72،73،74.يؤدي هذا أيضًا إلى ضعف أداء التآكل، حيث يعتبر الكروم العنصر الرئيسي لتشكيل طبقة سلبية تعمل على تحسين مقاومة التآكل المحلية للفولاذ 59،75 كما هو موضح في الشكل 10 ب.يمكن ملاحظة أن BM في الصورة المجهرية SEM في الشكل 10 ج يُظهر صقلًا قويًا للحبوب حيث تظهر نتائج طيف EDS الخاصة به Cr (23.32٪ بالوزن) و Mo (3.33٪ بالوزن) و Ni (6.32 بالوزن).%) خصائص كيميائية جيدة.%) كعنصر مهم في صناعة السبائك لفحص البنية المجهرية للتوازن لمرحلة الفريت الأوستنيتي لهيكل DSS76.تبرر نتائج التحليل الطيفي التركيبي للمجال الكهرومغناطيسي للمفاصل الملحومة للقطب الكهربائي E1 استخدامه في البناء والبيئات العدوانية قليلاً، نظرًا لأن صانعي الأوستينيت ومثبتات الفريت في البنية المجهرية تتوافق مع معيار DSS AISI 220541.72 للمفاصل الملحومة، 77.
صورة مجهرية SEM للمفاصل الملحومة، حيث (أ) القطب E1 من منطقة اللحام له طيف EMF، (ب) القطب E2 من منطقة اللحام له طيف EMF، (ج) OM لديه طيف EMF.
من الناحية العملية، لوحظ أن لحامات DSS تتصلب في الوضع الحديدي الكامل (الوضع F)، مع نواة الأوستينيت تحت درجة حرارة المذيب الحديدي، والتي تعتمد بشكل أساسي على نسبة الكروم إلى النيكل المكافئة (Creq/Nieq) (> 1.95 يشكل الوضع F) لاحظ بعض الباحثين هذا التأثير للصلب بسبب قدرة الانتشار القوية لـ Cr و Mo كعناصر مكونة للفريت في مرحلة الفريت 8078،79.من الواضح أن DSS 2205 BM يحتوي على كمية عالية من Cr وMo (يُظهر Creq أعلى)، ولكنه يحتوي على محتوى Ni أقل من اللحام باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC، مما يساهم في زيادة نسبة Creq/Nieq.ويتجلى هذا أيضًا في الدراسة الحالية، كما هو موضح في الجدول 4، حيث تم تحديد نسبة Creq/Nieq لـ DSS 2205 BM فوق 1.95.يمكن ملاحظة أن اللحامات باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 و E2 و C تتصلب في الوضع الحديدي الأوستنيتي (وضع AF)، والوضع الأوستنيتي (الوضع A) والوضع الحديدي الأوستنيتي، على التوالي، بسبب المحتوى العالي للوضع السائب (وضع FA) .) ، كما هو موضح في الجدول 4، فإن محتوى Ni وCr وMo في اللحام أقل، مما يشير إلى أن نسبة Creq / Nieq أقل من نسبة BM.كان للفريت الأساسي في اللحامات الكهربائية E2 شكل فريت دواري وكانت نسبة Creq / Nieq المحددة 1.20 كما هو موضح في الجدول 4.
على الشكل.يُظهر الشكل 11 أ إمكانات الدائرة المفتوحة (OCP) مقابل الوقت للهيكل الفولاذي AISI DSS 2205 في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5٪.يمكن ملاحظة أن منحنى ORP يتحول نحو إمكانات أكثر إيجابية، مما يشير إلى ظهور فيلم سلبي على سطح العينة المعدنية، ويشير انخفاض الإمكانات إلى تآكل عام، وتشير الإمكانات الثابتة تقريبًا بمرور الوقت إلى تكوين فيلم سلبي مع مرور الوقت.، سطح العينة مستقر وله لزجة 77. تصور المنحنيات الركائز التجريبية في ظل ظروف مستقرة لجميع العينات في محلول بالكهرباء يحتوي على محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5٪، باستثناء العينة 7 (مفصل اللحام مع القطب C)، مما يدل على القليل من عدم الاستقرار.يمكن مقارنة عدم الاستقرار هذا بوجود أيونات الكلوريد (Cl-) في المحلول، والتي يمكن أن تسرع تفاعل التآكل بشكل كبير، وبالتالي تزيد من درجة التآكل.أظهرت الملاحظات أثناء مسح OCP دون الإمكانات المطبقة أن Cl في التفاعل يمكن أن يؤثر على المقاومة والاستقرار الديناميكي الحراري للعينات في البيئات العدوانية.ما وآخرون.81 ولوثو وآخرون.أكد الشكل 5 الادعاء بأن Cl- يلعب دورًا في تسريع تحلل الأفلام السلبية على الركائز، مما يساهم في مزيد من التآكل.
التحليل الكهروكيميائي للعينات المدروسة: (أ) تطور RSD اعتمادًا على الوقت و (ب) الاستقطاب الديناميكي الديناميكي للعينات في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5٪.
على الشكل.يقدم الشكل 11 ب تحليلاً مقارناً لمنحنيات الاستقطاب الديناميكي الديناميكي (PPC) للمفاصل الملحومة للأقطاب الكهربائية E1 وE2 وC تحت تأثير محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5%.أظهرت عينات BM الملحومة في محلول كلوريد الصوديوم و3.5% سلوكًا سلبيًا.ويبين الجدول 5 معلمات التحليل الكهروكيميائي للعينات التي تم الحصول عليها من منحنيات قدرة شرائية، مثل Ecorr (احتمال التآكل) وEpit (احتمال التآكل) والانحرافات المرتبطة بها.بالمقارنة مع العينات الأخرى رقم 2 ورقم 5، الملحومة بالأقطاب الكهربائية E1 وE2، أظهرت العينات رقم 1 ورقم 7 (BM والمفاصل الملحومة مع القطب C) إمكانية عالية للتآكل في محلول كلوريد الصوديوم (الشكل 11 ب). ).ترجع الخصائص التخميلية الأعلى للأول مقارنة بالأخير إلى توازن التركيبة المجهرية للصلب (المراحل الأوستنيتي والحديدي) وتركيز عناصر صناعة السبائك.بسبب وجود مراحل الفريت والأوستنيتي في البنية المجهرية، Resendea وآخرون.82 أيد السلوك السلبي لـ DSS في الوسائط العدوانية.يمكن أن يرتبط الأداء المنخفض للعينات الملحومة بأقطاب كهربائية E1 وE2 باستنفاد عناصر صناعة السبائك الرئيسية، مثل Cr وMo، في منطقة اللحام (WZ)، نظرًا لأنها تعمل على تثبيت مرحلة الفريت (Cr وMo)، وتعمل ك سبائك passivators في المرحلة الأوستنيتي من الفولاذ المؤكسد.تأثير هذه العناصر على مقاومة التنقر يكون أكبر في الطور الأوستنيتي منه في الطور الحديدي.لهذا السبب، تخضع المرحلة الحديدية للتخميل بشكل أسرع من المرحلة الأوستنيتي المرتبطة بمنطقة التخميل الأولى لمنحنى الاستقطاب.هذه العناصر لها تأثير كبير على مقاومة التنقر DSS بسبب مقاومتها العالية للتنقر في الطور الأوستنيتي مقارنة بالمرحلة الحديدي.ولذلك، فإن التخميل السريع لمرحلة الفريت أعلى بنسبة 81٪ من مرحلة الأوستينيت.على الرغم من أن محلول Cl-in له تأثير سلبي قوي على قدرة التخميل للفيلم الفولاذي.ونتيجة لذلك، سيتم تقليل استقرار الفيلم التخميل للعينة إلى حد كبير.من الجدول.يوضح الشكل 6 أيضًا أن احتمال التآكل (Ecorr) للوصلات الملحومة باستخدام القطب الكهربائي E1 أقل ثباتًا إلى حد ما في المحلول مقارنة بالوصلات الملحومة بالقطب الكهربائي E2.وهذا ما تؤكده أيضًا القيم المنخفضة لصلابة اللحامات باستخدام الأقطاب الكهربائية E1 و E2 في الشكل.4 أ، ب، ويرجع ذلك إلى انخفاض محتوى الفريت (الجدول 5) وانخفاض محتوى الكروم والموليبدينوم (الجدول 4) في الهيكل الفولاذي المصنوع منه.يمكن الاستنتاج أن مقاومة التآكل للفولاذ في البيئة البحرية المحاكية تزداد مع انخفاض تيار اللحام وتنخفض مع انخفاض محتوى الكروم والمولوميدات وانخفاض محتوى الفريت.يتوافق هذا البيان مع دراسة أجراها سالم وآخرون 85 حول تأثير معلمات اللحام مثل تيار اللحام على سلامة التآكل في الفولاذ الملحوم.عندما يخترق الكلوريد الفولاذ من خلال وسائل مختلفة مثل الامتصاص والانتشار الشعري، تتشكل حفر (تآكل) ذات شكل وعمق غير متساويين.تختلف الآلية بشكل كبير في محاليل الأس الهيدروجيني الأعلى حيث تنجذب مجموعات (OH-) المحيطة ببساطة إلى السطح الفولاذي، مما يعمل على تثبيت الفيلم السلبي وتوفير حماية إضافية لسطح الفولاذ.أفضل مقاومة للتآكل للعينتين رقم 1 ورقم 7 ترجع بشكل أساسي إلى وجود كمية كبيرة من الفريت δ (الجدول 5) وكمية كبيرة من الكروم والمولوميد (الجدول 4) في الهيكل الفولاذي، نظرًا لأن مستوى التآكل موجود بشكل رئيسي في الفولاذ، الملحوم بطريقة DSS، في بنية الطور الأوستنيتي للأجزاء.وهكذا، فإن التركيب الكيميائي للسبائك يلعب دورا حاسما في أداء التآكل للمفاصل الملحومة.بالإضافة إلى ذلك، لوحظ أن العينات الملحومة باستخدام القطبين الكهربائيين E1 وC في هذه الدراسة أظهرت قيم Ecorr أقل من منحنيات PPC مقارنة بتلك الملحومة باستخدام القطب الكهربائي E2 من منحنيات OCP (الجدول 5).ولذلك، تبدأ منطقة الأنود بقدرة أقل.يرجع هذا التغيير بشكل أساسي إلى التثبيت الجزئي لطبقة التخميل المتكونة على سطح العينة والاستقطاب الكاثودي الذي يحدث قبل تحقيق التثبيت الكامل لـ OCP89.على الشكل.يُظهر الشكلان 12a وb صور ملفات تعريف بصرية ثلاثية الأبعاد للعينات المتآكلة تجريبيًا في ظل ظروف لحام مختلفة.يمكن ملاحظة أن حجم تآكل التنقر للعينات يزداد مع انخفاض احتمالية تآكل التنقر الناتج عن تيار اللحام العالي البالغ 110 أ (الشكل 12 ب)، مقارنة بحجم تآكل التنقر الذي تم الحصول عليه من اللحامات ذات نسبة تيار لحام أقل تبلغ 90 أ. (الشكل 12 أ).وهذا يؤكد ادعاء محمد90 بأن أشرطة منزلقة تتشكل على سطح العينة لتدمير طبقة التخميل السطحية عن طريق تعريض الركيزة لمحلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5% بحيث يبدأ الكلوريد في الهجوم، مما يؤدي إلى ذوبان المادة.
يوضح تحليل SEM-EDS في الجدول 4 أن قيم PREN لكل مرحلة الأوستنيتي أعلى من قيم الفريت في جميع اللحامات وBM.يؤدي بدء التنقر عند واجهة الفريت/الأوستينيت إلى تسريع تدمير طبقة المادة السلبية بسبب عدم التجانس والفصل بين العناصر التي تحدث في هذه المناطق.على عكس المرحلة الأوستنيتي، حيث تكون قيمة مقاومة التنقر المكافئة (PRE) أعلى، فإن بدء التنقر في الطور الحديدي يرجع إلى انخفاض قيمة PRE (الجدول 4).يبدو أن مرحلة الأوستينيت تحتوي على كمية كبيرة من مثبت الأوستينيت (قابلية ذوبان النيتروجين)، مما يوفر تركيزًا أعلى لهذا العنصر، وبالتالي، مقاومة أعلى للتنقر92.
على الشكل.يوضح الشكل 13 منحنيات درجة حرارة التنقر الحرجة لحامات E1 وE2 وC.نظرًا لأن كثافة التيار زادت إلى 100 μA/cm2 بسبب التنقر أثناء اختبار ASTM، فمن الواضح أن اللحام @110A مع E1 أظهر الحد الأدنى لدرجة الحرارة الحرجة البالغة 27.5 درجة مئوية متبوعًا باللحام E2 @ 90A يُظهر CPT قدره 40 درجة مئوية، وفي حالة C@110A أعلى درجة حرارة CPT هي 41 درجة مئوية.النتائج المرصودة تتفق بشكل جيد مع النتائج المرصودة لاختبارات الاستقطاب.
تم دراسة الخواص الميكانيكية وسلوك التآكل للحام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج باستخدام الأقطاب الكهربائية الجديدة E1 و E2.تم بنجاح طلاء القطب القلوي (E1) والقطب الحمضي (E2) المستخدم في عملية SMAW بتركيبة تدفق مع نسبة تغطية إجمالية قدرها 1.7 مم ومؤشر قلوي قدره 2.40 و0.40 على التوالي.تم تقييم الثبات الحراري للتدفقات المحضرة باستخدام TGA في وسط خامل.أدى وجود نسبة عالية من TiO2 (%) في مصفوفة التدفق إلى تحسين إزالة خبث اللحامات للأقطاب الكهربائية المطلية بالتدفق الحمضي (E2) مقارنة بالأقطاب الكهربائية المطلية بالتدفق الأساسي (E1).على الرغم من أن القطبين الكهربائيين المطليين (E1 وE2) يتمتعان بقدرة جيدة على بدء القوس.تلعب ظروف اللحام، وخاصة مدخلات الحرارة وتيار اللحام وسرعته، دورًا حاسمًا في تحقيق توازن طور الأوستينيت/الفريت لحامات DSS 2205 والخصائص الميكانيكية الممتازة للحام.أظهرت المفاصل الملحومة بالقطب الكهربائي E1 خصائص شد ممتازة (القص 0.2% YS = 497 ميجا باسكال وUTS = 732 ميجا باسكال)، مما يؤكد أن الأقطاب الكهربائية المغلفة بالتدفق الأساسي لها مؤشر قاعدية مرتفع مقارنة بالأقطاب الكهربائية المغلفة بالتدفق الحمضي.تظهر الأقطاب الكهربائية خواص ميكانيكية أفضل مع قلوية منخفضة.من الواضح أنه في المفاصل الملحومة للأقطاب الكهربائية ذات الطلاء الجديد (E1 و E2) لا يوجد توازن لمرحلة الفريت الأوستنيتي، وهو ما تم الكشف عنه باستخدام تحليل OES وSEM-EDS للحام وقياسه بواسطة جزء الحجم في اللحام.أكد علم المعادن دراستهم SEM.الهياكل المجهرية.ويرجع ذلك أساسًا إلى استنفاد عناصر صناعة السبائك مثل Cr وMo واحتمال إطلاق Cr2N أثناء اللحام، وهو ما يؤكده مسح خط EDS.ويدعم ذلك أيضًا قيم الصلابة المنخفضة التي لوحظت في اللحامات بأقطاب كهربائية E1 وE2 نظرًا لانخفاض نسبة عناصر الفريت والسبائك في الهيكل الفولاذي.أثبتت إمكانات التآكل الدليلي (Ecorr) الخاصة باللحامات التي تستخدم القطب الكهربائي E1 أنها أقل مقاومة للتآكل بالمحلول مقارنةً باللحامات التي تستخدم القطب الكهربائي E2.وهذا يؤكد فعالية الأقطاب الكهربائية المطورة حديثًا في اللحامات التي تم اختبارها في بيئة كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5% بدون تكوين سبيكة خليط التدفق.يمكن الاستنتاج أن مقاومة التآكل في البيئة البحرية المحاكية تزداد مع انخفاض تيار اللحام.وبالتالي، تم تفسير ترسيب الكربيدات والنيتريدات والانخفاض اللاحق في مقاومة التآكل للمفاصل الملحومة باستخدام أقطاب E1 و E2 من خلال زيادة تيار اللحام، مما أدى إلى خلل في توازن الطور للمفاصل الملحومة من الفولاذ ثنائي الغرض.
بناء على الطلب، سيتم توفير بيانات هذه الدراسة من قبل المؤلف المعني.
Smook O.، Nenonen P.، Hanninen H. و Liimatainen J. البنية المجهرية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الفائق المتكون من تعدين المساحيق بالضغط المتوازن الساخن في المعالجة الحرارية الصناعية.معدن.ألما ماتر.نشوة.أ 35، 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T.، Ikeuchi K. و Kitagawa Y. التحكم في البنية الدقيقة في ربط الفولاذ المقاوم للصدأ الحديث.في معالجة مواد جديدة للطاقة الكهرومغناطيسية المتقدمة، 419-422 (2005).
Smook O. البنية المجهرية وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الفائق من تعدين المساحيق الحديث.المعهد الملكي للتكنولوجيا (2004)
Lotto، TR and Babalola، P. سلوك التآكل والاستقطاب والتحليل المجهري لمركبات مصفوفة الألومنيوم وكربيد السيليكون AA1070 في تركيزات كلوريد الحمض.مهندس مقنع.4، 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F.، Tiziani A. and Ferro P. عملية اللحام والتغيير الهيكلي المجهري والخصائص النهائية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والفائق الدوبلكس.دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ 141-159 (John Wiley & Sons Inc.، Hoboken، 2013).
Kisasoz A.، Gurel S. and Karaaslan A. تأثير وقت التلدين ومعدل التبريد على عملية الترسيب في الفولاذ المقاوم للتآكل على مرحلتين.معدن.العلم.المعالجة الحرارية.57، 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S، Saravanan P، Govindarajan P، Sisodia S و Ravi K. تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الهزيل (LDSS) مع خصائص ميكانيكية وتآكل ممتازة في المختبر.المدرسة المتقدمة.خزان.794، 714 (2013).
Murkute P.، Pasebani S. and Isgor OB الخواص المعدنية والكهروكيميائية لطبقات تكسية الفولاذ المقاوم للصدأ فائقة الازدواج على ركائز من الفولاذ الطري تم الحصول عليها عن طريق صناعة السبائك بالليزر في طبقة مسحوق.العلم.النائب 10، 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oشيما، T.، Khabara، Y. وKuroda، K. جهود لحفظ النيكل في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.ISIJ الدولية 47، 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W.، Tsuge S. و Gonome F. تطوير سلسلة جديدة من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الهزيل.NSSC 2120™، NSSC™ 2351. التقرير الفني لشركة نيبون للصلب رقم 126 (2021).