321 o ddur di-staen tiwb torchog cyfansoddiad cemegol Priodweddau mecanyddol ac ymddygiad cyrydiad weldiad dur di-staen deublyg gydag electrod newydd

Diolch am ymweld â Nature.com.Rydych chi'n defnyddio fersiwn porwr gyda chefnogaeth CSS gyfyngedig.I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer).Yn ogystal, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn dangos y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Sliders yn dangos tair erthygl fesul sleid.Defnyddiwch y botymau cefn a nesaf i symud trwy'r sleidiau, neu'r botymau rheolydd sleidiau ar y diwedd i symud trwy bob sleid.

Dur Di-staen 321 Cyfansoddiad Cemegol Tiwb Coil

Mae cyfansoddiad cemegol 321 o diwbiau coil dur di-staen fel a ganlyn:
- Carbon: 0.08% max
- Manganîs: 2.00% ar y mwyaf
- Nicel: 9.00% mun

Dur Di-staen 321 Priodweddau Mecanyddol Tiwb Coil

Yn ôl Gwneuthurwr Tiwbiau Coil Dur Di-staen 321, mae priodweddau mecanyddol tiwbiau coil dur di-staen 321 wedi'u tablu isod: Cryfder Tynnol (psi) Cryfder Cynnyrch (psi) Elongation (%)

Cymwysiadau a Defnyddiau o Diwb Coil Dur Di-staen 321

Mewn llawer o gymwysiadau peirianneg, priodweddau mecanyddol a chyrydiad strwythurau weldio dur di-staen deublyg (DSS) yw'r ffactorau pwysicaf.Ymchwiliodd yr astudiaeth gyfredol i briodweddau mecanyddol a gwrthiant cyrydiad weldiau dur di-staen deublyg mewn amgylchedd sy'n efelychu 3.5% NaCl gan ddefnyddio electrod newydd a ddyluniwyd yn arbennig heb ychwanegu elfennau aloi at y samplau fflwcs.Defnyddiwyd dau fath gwahanol o fflwcs gyda mynegai sylfaenol o 2.40 a 0.40 ar electrodau E1 ac E2 ar gyfer weldio byrddau DSS, yn y drefn honno.Gwerthuswyd sefydlogrwydd thermol y cyfansoddiadau fflwcs gan ddefnyddio dadansoddiad thermogravimetrig.Gwerthuswyd cyfansoddiad cemegol yn ogystal â phriodweddau mecanyddol a chyrydiad y cymalau weldio gan ddefnyddio sbectrosgopeg allyriadau yn unol â safonau ASTM amrywiol.Defnyddir diffreithiant pelydr-X i bennu'r cyfnodau sy'n bresennol mewn weldiau DSS, a defnyddir electron sganio ag EDS i archwilio microstrwythur welds.Roedd cryfder tynnol cymalau weldio a wnaed gan electrodau E1 o fewn 715-732 MPa, gan electrodau E2 - 606-687 MPa.Mae'r cerrynt weldio wedi'i gynyddu o 90 A i 110 A, ac mae'r caledwch hefyd wedi'i gynyddu.Mae gan gymalau wedi'u weldio ag electrodau E1 wedi'u gorchuddio â fflwcsau sylfaenol briodweddau mecanyddol gwell.Mae gan y strwythur dur ymwrthedd cyrydiad uchel mewn amgylchedd NaCl 3.5%.Mae hyn yn cadarnhau gweithrediad cymalau wedi'u weldio a wneir ag electrodau sydd newydd eu datblygu.Trafodir y canlyniadau yn nhermau disbyddiad elfennau aloi fel Cr a Mo a welwyd mewn weldiau ag electrodau gorchuddio E1 ac E2, a rhyddhau Cr2N mewn welds a wneir gan ddefnyddio electrodau E1 ac E2.
Yn hanesyddol, mae'r sôn swyddogol cyntaf am ddur di-staen deublyg (DSS) yn dyddio'n ôl i 1927, pan gafodd ei ddefnyddio ar gyfer rhai castiau yn unig ac ni chafodd ei ddefnyddio yn y rhan fwyaf o gymwysiadau technegol oherwydd ei gynnwys carbon uchel1.Ond wedi hynny, gostyngwyd y cynnwys carbon safonol i uchafswm gwerth o 0.03%, a defnyddiwyd y duroedd hyn yn eang mewn gwahanol feysydd2,3.Mae DSS yn deulu o aloion gyda symiau cyfartal o ferrite ac austenit.Mae ymchwil wedi dangos bod y cyfnod ferritig yn DSS yn darparu amddiffyniad rhagorol rhag cracio cyrydiad straen a achosir gan glorid (SCC), a oedd yn fater pwysig i ddur di-staen austenitig (ASS) yn yr 20fed ganrif.Ar y llaw arall, mewn rhai diwydiannau peirianneg a diwydiannau eraill4 mae'r galw am storio yn tyfu ar gyfradd o hyd at 20% y flwyddyn.Gellir cael y dur arloesol hwn gyda strwythur austenitig-ferritig dau gam trwy ddethol cyfansoddiad addas, mireinio ffisegol-gemegol a thermomecanyddol.O'i gymharu â dur gwrthstaen un cam, mae gan DSS gryfder cynnyrch uwch a gallu uwch i wrthsefyll SCC5, 6, 7, 8. Mae'r strwythur deublyg yn rhoi cryfder heb ei ail, caledwch a mwy o ymwrthedd cyrydiad i'r duroedd hyn mewn amgylcheddau ymosodol sy'n cynnwys asidau, asid cloridau, dŵr môr a chemegau cyrydol9.Oherwydd yr amrywiadau pris blynyddol o aloion nicel (Ni) yn y farchnad gyffredinol, mae'r strwythur DSS, yn enwedig y math nicel isel (DSS heb lawer o fraster), wedi cyflawni llawer o gyflawniadau rhagorol o'i gymharu â haearn ciwbig sy'n canolbwyntio ar wyneb (FCC)10, 11. Y prif problem dyluniadau ASE yw eu bod yn destun amodau llym amrywiol.Felly, mae adrannau a chwmnïau peirianneg amrywiol yn ceisio hyrwyddo duroedd di-staen nicel isel (Ni) amgen sy'n perfformio cystal â neu'n well na ASS traddodiadol gyda weldadwyedd addas ac a ddefnyddir mewn cymwysiadau diwydiannol megis cyfnewidwyr gwres dŵr môr a'r diwydiant cemegol.cynhwysydd 13 ar gyfer amgylcheddau â chrynodiad uchel o gloridau.
Mewn cynnydd technolegol modern, mae cynhyrchu weldio yn chwarae rhan hanfodol.Yn nodweddiadol, mae weldio arc cysgodi nwy neu weldio arc cysgodi nwy yn ymuno ag aelodau strwythurol DSS.Mae cyfansoddiad yr electrod a ddefnyddir ar gyfer weldio yn effeithio'n bennaf ar y weldiad.Mae electrodau weldio yn cynnwys dwy ran: metel a fflwcs.Yn fwyaf aml, mae electrodau wedi'u gorchuddio â fflwcs, cymysgedd o fetelau sydd, o'u dadelfennu, yn rhyddhau nwyon ac yn ffurfio slag amddiffynnol i amddiffyn y weld rhag halogiad, cynyddu sefydlogrwydd yr arc, ac ychwanegu cydran aloi i wella ansawdd y weldio14 .Mae haearn bwrw, alwminiwm, dur di-staen, dur ysgafn, dur cryfder uchel, copr, pres, ac efydd yn rhai o'r metelau electrod weldio, tra bod cellwlos, powdr haearn a hydrogen yn rhai o'r deunyddiau fflwcs a ddefnyddir.Weithiau mae sodiwm, titaniwm a photasiwm hefyd yn cael eu hychwanegu at y gymysgedd fflwcs.
Mae rhai ymchwilwyr wedi ceisio astudio effaith cyfluniad electrod ar gyfanrwydd mecanyddol a chyrydiad strwythurau dur wedi'u weldio.Roedd Singh et al.Ymchwiliodd 15 i effaith cyfansoddiad fflwcs ar elongation a chryfder tynnol welds wedi'u weldio gan weldio arc tanddwr.Dengys y canlyniadau mai CaF2 a NiO yw prif benderfynyddion cryfder tynnol o gymharu â phresenoldeb FeMn.Ymchwiliodd Chirag et al.16 i gyfansoddion SMAW drwy amrywio'r crynodiad o rutile (TiO2) mewn cymysgedd fflwcs electrod.Canfuwyd bod priodweddau microhardness yn cynyddu oherwydd cynnydd yn y ganran a mudo carbon a silicon.Astudiodd Kumar [17] ddyluniad a datblygiad fflwcsau cryno ar gyfer weldio arc tanddwr o ddalennau dur.Ymchwiliodd Nwigbo ac Atuanya18 i'r defnydd o rwymwyr silicad sodiwm llawn potasiwm ar gyfer cynhyrchu fflwcsau weldio arc a chanfod welds â chryfder tynnol uchel o 430 MPa a strwythur grawn derbyniol.Defnyddiodd Lothongkum et al.19 ddull potentiokinetig i astudio ffracsiwn cyfaint austenit mewn dur di-staen deublyg 28Cr–7Ni–O–0.34N mewn hydoddiant NaCl dirlawn aer ar grynodiad o 3.5% wt.o dan amodau pH.a 27°C.Mae duroedd di-staen deublyg a micro deublyg yn dangos yr un effaith â nitrogen ar ymddygiad cyrydiad.Nid oedd nitrogen yn effeithio ar y potensial cyrydiad na'r gyfradd ar pH 7 a 10, fodd bynnag, roedd y potensial cyrydiad ar pH 10 yn is nag ar pH 7. Ar y llaw arall, ar bob lefel pH a astudiwyd, dechreuodd y potensial gynyddu gyda chynnwys nitrogen cynyddol .Roedd Lacerda et al.Astudiodd 20 dyllu duroedd di-staen deublyg UNS S31803 ac UNS S32304 mewn hydoddiant NaCl 3.5% gan ddefnyddio polareiddio potentiodynamig cylchol.Mewn datrysiad 3.5 wt.% o NaCl, canfuwyd arwyddion o dyllu ar y ddau blât dur yr ymchwiliwyd iddynt.Mae gan ddur UNS S31803 botensial cyrydiad uwch (Ecorr), potensial tyllu (Epit) a gwrthiant polareiddio (Rp) na dur UNS S32304.Mae gan ddur UNS S31803 atdwysedd uwch na dur UNS S32304.Yn ôl astudiaeth gan Jiang et al.[21], mae'r brig adweithio sy'n cyfateb i'r cyfnod dwbl (cyfnod austenite a ferrite) o ddur di-staen dwplecs yn cynnwys hyd at 65% o'r cyfansoddiad ferrite, ac mae'r dwysedd presennol adweithio ferrite yn cynyddu gydag amser triniaeth wres cynyddol.Mae'n hysbys bod y cyfnodau austenitig a ferritig yn arddangos adweithiau electrocemegol gwahanol ar wahanol botensial electrocemegol21,22,23,24.Defnyddiodd Abdo et al.25 fesuriadau potentiodynamig o sbectrosgopeg polareiddio a sbectrosgopeg rhwystriant electrocemegol i astudio cyrydiad aloi 2205 DSS wedi'i weldio â laser mewn dŵr môr artiffisial (3.5% NaCl) o dan amodau asidedd ac alcalinedd amrywiol.Gwelwyd cyrydiad tyllu ar arwynebau agored y sbesimenau DSS a brofwyd.Yn seiliedig ar y canfyddiadau hyn, sefydlwyd bod perthynas gyfrannol rhwng pH y cyfrwng hydoddi a gwrthiant y ffilm a ffurfiwyd yn y broses o drosglwyddo tâl, sy'n effeithio'n uniongyrchol ar ffurfio pitting a'i fanyleb.Pwrpas yr astudiaeth hon oedd deall sut mae cyfansoddiad electrod weldio sydd newydd ei ddatblygu yn effeithio ar gyfanrwydd mecanyddol a gwrthsefyll traul DSS 2205 wedi'i weldio mewn amgylchedd NaCl 3.5%.
Y mwynau fflwcs (cynhwysion) a ddefnyddiwyd yn y fformwleiddiadau cotio electrod oedd Calsiwm Carbonad (CaCO3) o Ardal Obajana, Talaith Kogi, Nigeria, Calsiwm Fflworid (CaF2) o Taraba State, Nigeria, Silicon Deuocsid (SiO2), Talc Powder (Mg3Si4O10 (OH) ) )2) a rutile (TiO2) gan Jos, Nigeria, a chaolin (Al2(OH)4Si2O5) gan Kankara, Talaith Katsina, Nigeria.Defnyddir silicad potasiwm fel rhwymwr, fe'i ceir o India.
Fel y dangosir yn Nhabl 1, cafodd yr ocsidau cyfansoddol eu pwyso'n annibynnol ar gydbwysedd digidol.Yna cafodd ei gymysgu â rhwymwr silicad potasiwm (23% yn ôl pwysau) mewn cymysgydd trydan (model: 641-048) o Indian Steel and Wire Products Ltd. (ISWP) am 30 munud i gael past lled-solid homogenaidd.Mae'r fflwcs cymysg gwlyb yn cael ei wasgu i siâp silindrog o'r peiriant briquetting a'i fwydo i'r siambr allwthio ar bwysedd o 80 i 100 kg / cm2, ac o'r siambr fwydo gwifren mae'n cael ei fwydo i'r allwthiwr gwifren di-staen diamedr 3.15mm.Mae'r fflwcs yn cael ei fwydo trwy system ffroenell / marw a'i chwistrellu i'r allwthiwr i allwthio'r electrodau.Cafwyd ffactor cwmpas o 1.70 mm, lle diffinnir y ffactor cwmpas fel cymhareb diamedr yr electrod i ddiamedr y llinyn.Yna cafodd yr electrodau gorchuddio eu sychu mewn aer am 24 awr ac yna eu calchynnu mewn ffwrnais muffl (model PH-248-0571/5448) ar 150-250 ° C \ (- \) am 2 awr.Defnyddiwch yr hafaliad i gyfrifo alcalinedd y llif.(1) 26;
Penderfynwyd ar sefydlogrwydd thermol samplau fflwcs o gyfansoddiadau E1 ac E2 gan ddefnyddio dadansoddiad thermogravimetric (TGA).Llwythwyd sampl o tua 25.33 mg o fflwcs i'r TGA i'w ddadansoddi.Cynhaliwyd yr arbrofion mewn cyfrwng anadweithiol a gafwyd trwy lif parhaus o N2 ar gyfradd o 60 ml/munud.Cynheswyd y sampl o 30 ° C i 1000 ° C ar gyfradd wresogi o 10 ° C / min.Yn dilyn y dulliau a grybwyllwyd gan Wang et al.27, Xu et al.28 a Dagwa et al.29, aseswyd dadelfeniad thermol a cholli pwysau'r samplau ar dymheredd penodol o leiniau TGA.
Prosesu dau blât DSS 300 x 60 x 6 mm i baratoi ar gyfer sodro.Dyluniwyd y rhigol V gyda bwlch gwreiddiau 3mm, twll gwraidd 2mm ac ongl rhigol 60 °.Yna cafodd y plât ei rinsio ag aseton i gael gwared ar halogion posibl.Weldiwch y platiau gan ddefnyddio weldiwr arc metel wedi'i gysgodi (SMAW) gyda pholaredd electrod positif cerrynt uniongyrchol (DCEP) gan ddefnyddio electrodau gorchuddio (E1 ac E2) ac electrod cyfeirio (C) â diamedr o 3.15 mm.Defnyddiwyd Peiriannu Rhyddhau Trydanol (EDM) (Model: Excetek-V400) i beiriannu sbesimenau dur wedi'u weldio ar gyfer profi mecanyddol a nodweddu cyrydiad.Mae Tabl 2 yn dangos y cod enghreifftiol a'r disgrifiad, ac mae Tabl 3 yn dangos y paramedrau gweithredu weldio amrywiol a ddefnyddir i weldio'r bwrdd DSS.Defnyddir hafaliad (2) i gyfrifo'r mewnbwn gwres cyfatebol.
Gan ddefnyddio sbectromedr allyriadau optegol Bruker Q8 MAGELLAN (OES) gyda thonfedd o 110 i 800 nm a meddalwedd cronfa ddata SQL, penderfynwyd cyfansoddiad cemegol cymalau weldio electrodau E1, E2 a C, yn ogystal â samplau o'r metel sylfaen.yn defnyddio'r bwlch rhwng yr electrod a'r sampl metel dan brawf Cynhyrchu egni trydanol ar ffurf gwreichionen.Mae sampl o'r cydrannau'n cael ei anweddu a'i chwistrellu, ac yna cyffroad atomig, sydd wedyn yn allyrru sbectrwm llinell penodol31.Ar gyfer dadansoddiad ansoddol o'r sampl, mae'r tiwb photomultiplier yn mesur presenoldeb sbectrwm pwrpasol ar gyfer pob elfen, yn ogystal â dwyster y sbectrwm.Yna defnyddiwch yr hafaliad i gyfrifo'r rhif gwrthiant tyllu cyfatebol (PREN).(3) Defnyddir Cymhareb 32 a diagram cyflwr WRC 1992 i gyfrifo'r cywerthyddion cromiwm a nicel (Creq a Nieq) o'r hafaliadau.(4) a (5) yn 33 a 34 yn y drefn honno;
Sylwch fod PREN ond yn ystyried effaith gadarnhaol y tair prif elfen Cr, Mo ac N, tra bod y ffactor nitrogen x yn yr ystod 16-30.Yn nodweddiadol, dewisir x o'r rhestr o 16, 20, neu 30. Mewn ymchwil ar ddur di-staen deublyg, mae gwerth canolradd o 20 yn cael ei ddefnyddio amlaf i gyfrifo gwerthoedd PREN35,36.
Profwyd cymalau wedi'u weldio a wnaed gan ddefnyddio gwahanol electrodau ar beiriant profi cyffredinol (Instron 8800 UTM) ar gyfradd straen o 0.5 mm/munud yn unol ag ASTM E8-21.Cyfrifwyd cryfder tynnol (UTS), cryfder cneifio 0.2% (YS), ac elongation yn ôl ASTM E8-2137.
Cafodd weldiadau DSS 2205 eu daearu a'u sgleinio gyntaf gan ddefnyddio gwahanol feintiau graean (120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000 a 1200) cyn dadansoddi caledwch.Gwnaethpwyd sbesimenau wedi'u weldio ag electrodau E1, E2 a C. Mae caledwch yn cael ei fesur ar ddeg (10) pwynt o ganol y weldiad i'r metel sylfaen gyda chyfwng o 1 mm.
Diffractomedr pelydr-X (D8 Discover, Bruker, yr Almaen) wedi'i ffurfweddu gyda meddalwedd Bruker XRD Commander ar gyfer casglu data ac ymbelydredd Cu-K-α wedi'i hidlo Fe gydag egni o 8.04 keV sy'n cyfateb i donfedd o 1.5406 Å a chyfradd sgan o 3 ° Ystod sganio (2θ) min-1 yw 38 i 103 ° ar gyfer dadansoddi cyfnod gydag electrodau E1, E2 a C a BM yn bresennol mewn welds DSS.Defnyddiwyd dull mireinio Rietveld i fynegeio cyfnodau cyfansoddol gan ddefnyddio meddalwedd MAUD a ddisgrifiwyd gan Lutterotti39.Yn seiliedig ar ASTM E1245-03, cynhaliwyd dadansoddiad metallograffig meintiol o ddelweddau microsgopig o gymalau weldio electrodau E1, E2 a C gan ddefnyddio meddalwedd Image J40.Rhoddir canlyniadau cyfrifo ffracsiwn cyfaint y cyfnod ferrite-austenitig, eu gwerth cyfartalog a'u gwyriad yn Nhabl.5. Fel y dangosir yn y cyfluniad sampl yn ffig.6d, perfformiwyd dadansoddiad microsgopeg optegol (OM) ar PM a chymalau weldio gydag electrodau E1 ac E2 i astudio morffoleg y samplau.Cafodd y samplau eu sgleinio gyda phapur tywod 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, a 2000 o garbid silicon (SiC).Yna cafodd y samplau eu hysgythru'n electrolytig mewn hydoddiant asid ocsalaidd dyfrllyd 10% ar dymheredd ystafell ar foltedd o 5 V am 10 s a'u gosod ar ficrosgop optegol LEICA DM 2500 M ar gyfer nodweddu morffolegol.Cyflawnwyd caboli'r sampl ymhellach gan ddefnyddio papur 2500 graean carbid silicon (SiC) ar gyfer dadansoddiad SEM-BSE.Yn ogystal, archwiliwyd y cymalau wedi'u weldio ar gyfer microstrwythur gan ddefnyddio microsgop electron sganio allyriadau maes cydraniad uchel iawn (SEM) (FEI NOVA NANOSEM 430, UDA) wedi'i gyfarparu ag EMF.Cafodd sampl 20 × 10 × 6 mm ei falu gan ddefnyddio gwahanol bapurau tywod SiC yn amrywio o ran maint o 120 i 2500. Cafodd y samplau eu hysgythru'n electrolytig mewn 40 g o NaOH a 100 ml o ddŵr distyll ar foltedd o 5 V am 15 s, ac yna wedi'i osod ar ddaliwr sampl, sydd wedi'i leoli yn siambr SEM, ar gyfer dadansoddi samplau ar ôl glanhau'r siambr â nitrogen.Mae pelydr electron a gynhyrchir gan ffilament twngsten wedi'i gynhesu yn creu gratio ar y sampl i gynhyrchu delweddau ar wahanol chwyddiadau, a chafwyd canlyniadau EMF gan ddefnyddio dulliau Roche et al.41 a Mokobi 42 .
Defnyddiwyd dull polareiddio potentiodynamig electrocemegol yn ôl ASTM G59-9743 ac ASTM G5-1444 i werthuso potensial diraddio platiau DSS 2205 wedi'u weldio ag electrodau E1, E2 a C mewn amgylchedd NaCl 3.5%.Perfformiwyd profion electrocemegol gan ddefnyddio cyfarpar Potentiostat-Galvanostat/ZRA a reolir gan gyfrifiadur (model: PC4/750, Gamry Instruments, UDA).Cynhaliwyd profion electrocemegol ar set prawf tair electrod: DSS 2205 fel electrod gweithio, electrod calomel dirlawn (SCE) fel electrod cyfeirio a gwialen graffit fel electrod cownter.Gwnaed y mesuriadau gan ddefnyddio cell electrocemegol, lle'r oedd arwynebedd gweithredu'r hydoddiant yn arwynebedd yr electrod gweithio 0.78 cm2.Gwnaed mesuriadau rhwng -1.0 V a +1.6 V potensial ar OCP wedi'i sefydlogi ymlaen llaw (o'i gymharu ag OCP) ar gyfradd sgan o 1.0 mV/s.
Cynhaliwyd profion tymheredd critigol tyllu electrocemegol mewn 3.5% NaCl i werthuso ymwrthedd tyllu welds a wnaed ag electrodau E1, E2, a C.yn amlwg ar y potensial tyllu yn y PB (rhwng y rhanbarthau goddefol a thraws-oddefol), a sbesimenau wedi'u weldio ag E1, E2, Electrodau C. Felly, mae mesuriadau CPT yn cael eu perfformio i bennu'n gywir botensial tyllu nwyddau traul weldio.Cynhaliwyd profion CPT yn unol ag adroddiadau weldio dur di-staen deublyg45 ac ASTM G150-1846.O bob un o'r duroedd i'w weldio (S-110A, E1-110A, E2-90A), torrwyd samplau ag arwynebedd o 1 cm2, gan gynnwys y parthau sylfaen, weldio a HAZ.Cafodd y samplau eu sgleinio gan ddefnyddio papur tywod a slyri powdr alwmina 1 µm yn unol â gweithdrefnau paratoi samplau metallograffig safonol.Ar ôl caboli, cafodd y samplau eu glanhau'n ultrasonically mewn aseton am 2 funud.Ychwanegwyd datrysiad prawf NaCl 3.5% at y gell prawf CPT ac addaswyd y tymheredd cychwynnol i 25 ° C gan ddefnyddio thermostat (Neslab RTE-111).Ar ôl cyrraedd y tymheredd prawf cychwynnol o 25 ° C, chwythwyd y nwy Ar am 15 munud, yna gosodwyd y samplau yn y gell, a mesurwyd yr OCF am 15 munud.Yna cafodd y sampl ei bolareiddio trwy gymhwyso foltedd o 0.3 V ar dymheredd cychwynnol o 25°C, a mesurwyd y cerrynt am 10 munud45.Dechreuwch gynhesu'r hydoddiant ar gyfradd o 1 ° C / mun i 50 ° C.Wrth wresogi'r datrysiad prawf, defnyddir y synhwyrydd tymheredd i fonitro tymheredd yr hydoddiant yn barhaus a storio data amser a thymheredd, a defnyddir y potentiostat / galvanostat i fesur y cerrynt.Defnyddiwyd electrod graffit fel yr electrod cownter, a mesurwyd yr holl botensial mewn perthynas â'r electrod cyfeirio Ag/AgCl.Perfformiwyd purge Argon trwy gydol y prawf.
Ar ffig.Mae 1 yn dangos cyfansoddiad (yn y cant pwysau) y cydrannau fflwcs F1 a F2 a ddefnyddir ar gyfer cynhyrchu electrodau alcalïaidd (E1) ac asidig (E2), yn y drefn honno.Defnyddir y mynegai sylfaenoldeb fflwcs i ragfynegi priodweddau mecanyddol a metelegol cymalau wedi'u weldio.F1 yw cydran y fflwcs a ddefnyddir i orchuddio'r electrodau E1, a elwir yn fflwcs alcalïaidd oherwydd ei fynegai sylfaenol yw > 1.2 (hy 2.40), a F2 yw'r fflwcs a ddefnyddir i orchuddio'r electrodau E2, a elwir yn fflwcs asid oherwydd ei sylfaenoldeb. mynegai < 0.9 (hy 2.40).0.40).Mae'n amlwg bod gan electrodau sydd wedi'u gorchuddio â fflwcsau sylfaenol yn y rhan fwyaf o achosion briodweddau mecanyddol gwell nag electrodau wedi'u gorchuddio â fflwcsau asidig.Mae'r nodwedd hon yn swyddogaeth o oruchafiaeth yr ocsid sylfaenol yn y system cyfansoddiad fflwcs ar gyfer electrod E1.I'r gwrthwyneb, mae'r tynnu slag (gwahanadwyedd) a'r gwasgariad isel a welwyd mewn cymalau wedi'u weldio ag electrodau E2 yn nodweddiadol o electrodau â gorchudd fflwcs asidig gyda chynnwys uchel o rutile.Mae'r sylw hwn yn gyson â chanfyddiadau Gill47 bod effaith cynnwys rutile ar ddatodadwyedd slag a'r gwasgariad isel o electrodau wedi'u gorchuddio â fflwcs asid yn cyfrannu at rewi slag yn gyflym.Defnyddiwyd Kaolin yn y system fflwcs a ddefnyddir i orchuddio electrodau E1 ac E2 fel iraid, ac roedd powdr talc yn gwella allwthedd yr electrodau.Mae rhwymwyr silicad potasiwm mewn systemau fflwcs yn cyfrannu at well tanio arc a sefydlogrwydd perfformiad, ac, yn ychwanegol at eu priodweddau gludiog, yn gwella gwahaniad slag mewn cynhyrchion wedi'u weldio.Gan fod CaCO3 yn dorrwr net (torrwr slag) yn y fflwcs ac yn tueddu i gynhyrchu llawer o fwg yn ystod weldio oherwydd dadelfennu thermol i CaO a thua 44% CO2, mae TiO2 (fel adeiladwr net / cyn slag) yn helpu i leihau'r swm mwg yn ystod weldio.weldio a thrwy hynny wella datgysylltu slag fel yr awgrymwyd gan Jing et al.48.Mae Fflwcs Fflworin (CaF2) yn fflwcs ymosodol yn gemegol sy'n gwella glendid sodr.Mae Jastrzębska et al.Adroddodd 49 am effaith cyfansoddiad fflworid y cyfansoddiad fflwcs hwn ar briodweddau glendid weldio.Yn nodweddiadol, mae fflwcs yn cael ei ychwanegu at yr ardal weldio i wella sefydlogrwydd arc, ychwanegu elfennau aloi, cronni slag, cynyddu cynhyrchiant, a gwella ansawdd y pwll weldio 50.
Y cromliniau TGA-DTG a ddangosir yn Ffigys.Mae 2a a 2b yn dangos colled pwysau tri cham wrth wresogi yn yr ystod tymheredd o 30–1000°C mewn atmosffer nitrogen.Dengys y canlyniadau yn Ffigurau 2a a b, ar gyfer samplau fflwcs sylfaenol ac asidig, fod y gromlin TGA yn disgyn yn syth i lawr nes iddi ddod yn gyfochrog â'r echelin tymheredd, tua 866.49°C a 849.10°C yn y drefn honno.Mae colli pwysau o 1.30% a 0.81% ar ddechrau'r cromliniau TGA yn Ffig. 2a a 2b oherwydd lleithder a amsugno gan y cydrannau fflwcs, yn ogystal ag anweddiad a dadhydradu lleithder wyneb.Prif ddadelfennu samplau o'r prif fflwcs yn yr ail a'r trydydd cam yn ffig.Digwyddodd 2a yn yr ystodau tymheredd 619.45°C–766.36°C a 766.36°C–866.49°C, a chanran eu colled pwysau oedd 2.84 a 9.48%., yn y drefn honno.Tra ar gyfer y samplau fflwcs asidig yn Ffig. 7b, a oedd yn yr ystodau tymheredd o 665.23°C–745.37°C a 745.37°C–849.10°C, eu colled pwysau canrannol oedd 0.81 a 6.73%, yn y drefn honno, a briodolwyd i dadelfeniad thermol.Gan fod y cydrannau fflwcs yn anorganig, mae'r anweddolion yn gyfyngedig i'r cymysgedd fflwcs.Felly, mae gostyngiad ac ocsidiad yn ofnadwy.Mae hyn yn gyson â chanlyniadau Balogun et al.51, Kamli et al.52 ac Adeleke et al.53.Swm colled màs y sampl fflwcs a welwyd yn ffig.2a a 2b yw 13.26% a 8.43%, yn y drefn honno.Llai o golled màs o samplau fflwcs yn ffig.Mae 2b oherwydd pwyntiau toddi uchel TiO2 a SiO2 (1843 a 1710 ° C yn y drefn honno) fel y prif ocsidau sy'n ffurfio'r cymysgedd fflwcs54,55, tra bod gan TiO2 a SiO2 ymdoddbwyntiau is.pwynt toddi Ocsid cynradd: CaCO3 (825 °C) yn y sampl fflwcs yn ffig.2a56.Mae Shi et al.54, Ringdalen et al.55 a Du et al.56 yn adrodd yn dda ar y newidiadau hyn ym mhwynt toddi ocsidau cynradd mewn cymysgeddau fflwcs.Wrth arsylwi colli pwysau parhaus yn Ffig. 2a a 2b, gellir dod i'r casgliad bod y samplau fflwcs a ddefnyddir yn y haenau electrod E1 ac E2 yn cael eu dadelfennu un cam, fel yr awgrymwyd gan Brown57.Gellir gweld ystod tymheredd y broses o'r cromliniau deilliadol (wt%) yn ffig.2a a b.Gan na all y gromlin TGA ddisgrifio'n gywir y tymheredd penodol y mae'r system fflwcs yn cael ei newid fesul cam a'i grisialu, defnyddir y deilliad TGA i bennu union werth tymheredd pob ffenomen (newid cyfnod) fel uchafbwynt endothermig i baratoi'r system fflwcs.
Cromliniau TGA-DTG yn dangos dadelfeniad thermol (a) fflwcs alcalïaidd ar gyfer cotio electrod E1 a (b) fflwcs asidig ar gyfer cotio electrod E2.
Mae Tabl 4 yn dangos canlyniadau dadansoddiad sbectroffotometrig a dadansoddiad SEM-EDS o fetel sylfaen DSS 2205 a welds a wnaed gan ddefnyddio electrodau E1, E2 a C.Dangosodd E1 ac E2 fod cynnwys cromiwm (Cr) wedi gostwng yn sydyn i 18.94 a 17.04%, a chynnwys molybdenwm (Mo) oedd 0.06 a 0.08%, yn y drefn honno.mae gwerthoedd welds ag electrodau E1 ac E2 yn is.Mae hyn ychydig yn unol â'r gwerth PREN a gyfrifwyd ar gyfer y cyfnod ferritig-austenitig o'r dadansoddiad SEM-EDS.Felly, gellir gweld bod tyllu yn dechrau ar y cam gyda gwerthoedd PREN isel (welds o E1 ac E2), yn y bôn fel y disgrifir yn Nhabl 4. Mae hyn yn arwydd o ddisbyddiad a dyddodiad posibl yr aloi yn y weldiad.Yn dilyn hynny, dangosir y gostyngiad yng nghynnwys elfennau aloi Cr a Mo mewn welds a gynhyrchir gan ddefnyddio electrodau E1 ac E2 a'u gwerthoedd cyfatebol tyllu isel (PREN) yn Nhabl 4, sy'n creu problem ar gyfer cynnal ymwrthedd mewn amgylcheddau ymosodol, yn enwedig mewn amgylcheddau clorid.-yn cynnwys amgylchedd.Mae'n bosibl bod y cynnwys nicel (Ni) cymharol uchel o 11.14% a'r terfyn a ganiateir o gynnwys manganîs yn y cymalau weldio o'r electrodau E1 ac E2 wedi cael effaith gadarnhaol ar briodweddau mecanyddol weldiadau a ddefnyddir mewn amodau efelychu dŵr môr (Ffig. 3). ).eu gwneud gan ddefnyddio gwaith Yuan ac Oy58 a Jing et al.48 ar effaith cyfansoddiadau nicel a manganîs uchel ar wella priodweddau mecanyddol strwythurau weldio DSS o dan amodau gweithredu difrifol.
Canlyniadau profion tynnol ar gyfer (a) UTS a 0.2% sag YS a (b) gwisg unffurf a hiriad llawn a'u gwyriadau safonol.
Gwerthuswyd priodweddau cryfder y deunydd sylfaen (BM) a chymalau weldio a wnaed o'r electrodau datblygedig (E1 ac E2) ac electrod sydd ar gael yn fasnachol (C) ar ddau gerrynt weldio gwahanol o 90 A a 110 A. 3(a) a (b) dangos UTS, YS gyda 0.2% wedi'i wrthbwyso, ynghyd â'u data elongation a gwyriad safonol.Mae canlyniadau gwrthbwyso UTS ac YS o 0.2% a gafwyd o Ffigs.3a yn dangos y gwerthoedd gorau posibl ar gyfer sampl rhif.1 (BM), rhif sampl.3 (weldio E1), sampl rhif.5 (weldio E2) a sampl rhif.6 (welds gyda C) yw 878 a 616 MPa, 732 a 497 MPa , 687 a 461 MPa a 769 a 549 MPa, yn y drefn honno, a'u gwyriadau safonol priodol.O ffig.110 A) yw samplau wedi'u rhifo 1, 2, 3, 6 a 7, yn y drefn honno, gydag isafswm eiddo tynnol a argymhellir o fwy na 450 MPa mewn prawf tynnol a 620 MPa mewn prawf tynnol a gynigir gan Grocki32.Mae elongation sbesimenau weldio gyda electrodau E1, E2 a C, a gynrychiolir gan samplau Rhif 2, Rhif 3, Rhif 4, Rhif 5, Rhif 6 a Rhif 7, ar cerrynt weldio o 90 A a 110 A, yn y drefn honno, yn adlewyrchu plastigrwydd a gonestrwydd.perthynas â metelau sylfaen.Esboniwyd y elongation is gan ddiffygion weldio posibl neu gyfansoddiad y fflwcs electrod (Ffig. 3b).Gellir dod i'r casgliad bod gan ddur di-staen dwplecs BM a chymalau weldio ag electrodau E1, E2 a C yn gyffredinol briodweddau tynnol sylweddol uwch oherwydd eu cynnwys nicel cymharol uchel (Tabl 4), ond gwelwyd yr eiddo hwn mewn cymalau weldio.Ceir E2 llai effeithiol o gyfansoddiad asidig y fflwcs.Dangosodd Gunn59 effaith aloion nicel ar wella priodweddau mecanyddol cymalau wedi'u weldio a rheoli cydbwysedd cam a dosbarthiad elfennau.Mae hyn eto'n cadarnhau'r ffaith bod gan electrodau a wneir o gyfansoddiadau fflwcs sylfaenol briodweddau mecanyddol gwell nag electrodau a wneir o gymysgeddau fflwcs asidig, fel yr awgrymwyd gan Bang et al.60.Felly, mae cyfraniad sylweddol wedi'i wneud at y wybodaeth bresennol am briodweddau uniad weldio yr electrod gorchuddio newydd (E1) sydd â phriodweddau tynnol da.
Ar ffig.Mae Ffigurau 4a a 4b yn dangos nodweddion microhardness Vickers o samplau arbrofol o uniadau weldio electrodau E1, E2 a C. 4a yn dangos y canlyniadau caledwch a gafwyd o un cyfeiriad y sampl (o WZ i BM), ac yn ffig.Mae 4b yn dangos y canlyniadau caledwch a gafwyd ar ddwy ochr y sampl.Gall y gwerthoedd caledwch a gafwyd wrth weldio samplau Rhifau 2, 3, 4 a 5, sy'n uniadau weldio ag electrodau E1 ac E2, fod oherwydd y strwythur bras-graen yn ystod solidification mewn cylchoedd weldio.Gwelwyd cynnydd sydyn mewn caledwch yn yr HAZ graen bras ac yn yr HAZ graen mân ym mhob sampl Rhifau 2-7 (gweler y codau sampl yn Nhabl 2), y gellir ei egluro gan newid posibl yn y microstrwythur mae'r weldiad o ganlyniad i samplau cromiwm-weld yn gyfoethog mewn allyriadau (Cr23C6).O'i gymharu â samplau weldio eraill 2, 3, 4 a 5, mae gwerthoedd caledwch y cymalau weldio o samplau Rhif 6 a 7 yn Ffigys.4a a 4b uchod (Tabl 2).Yn ôl Mohammed et al.61 a Nowacki a Lukoje62, gall hyn fod oherwydd y gwerth δ ferrite uchel a straen gweddilliol ysgogedig yn y weldiad, yn ogystal â disbyddiad elfennau aloi fel Mo a Cr yn y weldiad.Ymddengys bod gwerthoedd caledwch yr holl samplau arbrofol a ystyriwyd yn ardal BM yn gyson.Mae'r duedd yng nghanlyniadau dadansoddiad caledwch sbesimenau wedi'u weldio yn gyson â chasgliadau ymchwilwyr eraill61,63,64.
Gwerthoedd caledwch uniadau wedi'u weldio o sbesimenau DSS (a) hanner rhan o sbesimenau wedi'u weldio a (b) toriad llawn o uniadau wedi'u weldio.
Cafwyd y gwahanol gamau sy'n bresennol yn y DSS 2205 wedi'i weldio ag electrodau E1, E2 a C a dangosir y sbectra XRD ar gyfer yr ongl diffreithiant 2\(\theta\) yn Ffig. 5. Uchafbwyntiau austenit (\(\gama\) ) a chamau ferrite (\(\alpha\)) ar onglau diffreithiant o 43 ° a 44 °, gan gadarnhau'n derfynol mai'r cyfansoddiad weldio yw dur gwrthstaen dau gam 65.bod DSS BM yn dangos cyfnodau austenitig (\(\gama\)) a ferritig (\(\alpha\)) yn unig, gan gadarnhau'r canlyniadau microstrwythurol a gyflwynir yn Ffigurau 1 a 2. 6c, 7c a 9c.Mae'r cyfnod ferritig (\(\alpha\)) a welwyd gyda DSS BM a'r brig uchel yn y weldiad i electrod C yn arwydd o'i wrthwynebiad cyrydiad, gan mai nod y cam hwn yw cynyddu ymwrthedd cyrydiad y dur, fel y mae Davison a Redmond66 wedi Wedi'i nodi, mae presenoldeb elfennau sefydlogi ferrite, megis Cr a Mo, yn sefydlogi ffilm goddefol y deunydd yn effeithiol mewn amgylcheddau sy'n cynnwys clorid.Mae Tabl 5 yn dangos y cyfnod ferrite-austenitig yn ôl metallograffi meintiol.Cyflawnir cymhareb ffracsiwn cyfaint y cyfnod ferrite-austenitig yng nghymalau weldio yr electrod C oddeutu (≈ 1: 1).Mae cyfansoddiad cyfnod ferrite isel (\(\alpha\)) weldments gan ddefnyddio electrodau E1 ac E2 yn y canlyniadau ffracsiwn cyfaint (Tabl 5) yn dangos sensitifrwydd posibl i amgylchedd cyrydol, a gadarnhawyd gan ddadansoddiad electrocemegol.(Ffig. 10a,b)), gan fod y cyfnod ferrite yn darparu cryfder uchel ac amddiffyniad rhag cracio cyrydiad straen a achosir gan glorid.Cadarnheir hyn ymhellach gan y gwerthoedd caledwch isel a welir yn welds electrodau E1 ac E2 yn ffig.4a,b, sy'n cael eu hachosi gan y gyfran isel o ferrite yn y strwythur dur (Tabl 5).Mae presenoldeb cyfnodau austenitig anghytbwys (\(\gama\)) a ferritig (\(\alpha\)) mewn cymalau weldio gan ddefnyddio electrodau E2 yn dangos pa mor agored i niwed yw dur i ymosodiad cyrydiad unffurf.I'r gwrthwyneb, mae sbectra XPA o ddur dau gam o gymalau wedi'u weldio ag electrodau E1 a C, ynghyd â chanlyniadau BM, fel arfer yn nodi presenoldeb elfennau sefydlogi austenitig a ferritig, sy'n gwneud y deunydd yn ddefnyddiol mewn adeiladu a'r diwydiant petrocemegol. , oherwydd dadleuodd Jimenez et al.65;Davidson & Redmond66;Shamant ac eraill67.
Micrograffau optegol o uniadau weldio electrodau E1 gyda geometregau weldio gwahanol: (a) HAZ yn dangos y llinell ymasiad, (b) HAZ yn dangos y llinell ymasiad ar chwyddhad uwch, (c) BM ar gyfer y cyfnod ferritig-austenitig, (d) geometreg weldio , (e) Yn dangos y parth trosiannol gerllaw, (dd) HAZ yn dangos y cyfnod ferritig-austenitig ar chwyddhad uwch, (g) Parth Weld yn dangos y cyfnod ferritig-austenitig Cyfnod tynnol.
Micrograffau optegol o weldio electrod E2 ar geometregau weldio amrywiol: (a) HAZ yn dangos y llinell ymasiad, (b) HAZ yn dangos y llinell ymasiad ar chwyddhad uwch, (c) BM ar gyfer y cyfnod swmp ferritig-austenitig, (d) geometreg weldio, (e) ) yn dangos y parth trosiannol yn y cyffiniau, (dd) HAZ yn dangos y cyfnod ferritig-austenitig ar chwyddhad uwch, (e) parth weldio yn dangos y cyfnod ferritig-austenitig.
Mae ffigurau 6a–c ac, er enghraifft, yn dangos adeiledd metallograffig cymalau DSS wedi'u weldio gan ddefnyddio electrod E1 ar wahanol geometregau weldio (Ffigur 6d), sy'n nodi lle cymerwyd y micrograffau optegol ar wahanol chwyddhadau.Ar ffig.6a, b, f – parthau trosiannol o uniadau wedi'u weldio, sy'n dangos adeiledd ecwilibriwm cyfnod ferrite-austenit.Mae ffigurau 7a-c ac er enghraifft hefyd yn dangos OM uniad DSS wedi'i weldio gan ddefnyddio electrod E2 ar wahanol geometregau weldio (Ffigur 7d), sy'n cynrychioli'r pwyntiau dadansoddi OM ar wahanol chwyddhadau.Ar ffig.Mae 7a,b,f yn dangos parth trosiannol uniad wedi'i weldio mewn cydbwysedd ferritig-austenitig.Dangosir OM yn y parth weldio (WZ) yn ffig.1 a ffig.2. Welds ar gyfer electrodau E1 ac E2 6g a 7g, yn y drefn honno.Dangosir OM ar BM yn Ffigurau 1 a 2. Yn ffig.Mae 6c, e a 7c, e yn dangos achos uniadau wedi'u weldio ag electrodau E1 ac E2, yn y drefn honno.Yr ardal ysgafn yw'r cyfnod austenite a'r ardal du tywyll yw'r cyfnod ferrite.Roedd ecwilibria cyfnod yn y parth yr effeithiwyd arno gan wres (HAZ) ger y llinell ymasiad yn dangos bod gwaddod Cr2N yn ffurfio, fel y dangosir yn y micrograffau SEM-BSE yn Ffigys.8a,b a chadarnhawyd yn ffig.9a, b.Presenoldeb Cr2N a welwyd yng nghyfnod ferrite y samplau yn Ffigys.Mae 8a,b ac wedi'i gadarnhau gan ddadansoddiad pwynt SEM-EMF a diagramau llinell EMF o rannau wedi'u weldio (Ffig. 9a-b), oherwydd y tymheredd gwres weldio uwch.Mae cylchrediad yn cyflymu cyflwyniad cromiwm a nitrogen, gan fod tymheredd uchel yn y weldiad yn cynyddu cyfernod tryledu nitrogen.Mae'r canlyniadau hyn yn cefnogi astudiaethau gan Ramirez et al.68 a Herenyu et al.69 sy'n dangos, waeth beth fo'r cynnwys nitrogen, bod Cr2N fel arfer yn cael ei ddyddodi ar grawn ferrite, ffiniau grawn, a ffiniau α / \ (\ gamma\), fel yr awgrymir hefyd gan ymchwilwyr eraill.70.71.
(a) dadansoddiad SEM-EMF ar hap (1, 2 a 3) o uniad wedi'i weldio ag E2;
Dangosir morffoleg arwyneb samplau cynrychioliadol a'u EMFs cyfatebol yn Ffigys.10a–c.Ar ffig.Mae Ffigurau 10a a 10b yn dangos micrograffau SEM a'u sbectra EMF o uniadau wedi'u weldio gan ddefnyddio electrodau E1 ac E2 yn y parth weldio, yn y drefn honno, ac yn ffig.Mae 10c yn dangos micrograffau SEM a sbectra EMF o OM sy'n cynnwys cyfnodau austenit (\(\gama\)) a ferrite (\(\alpha\)) heb unrhyw waddodion.Fel y dangosir yn y sbectrwm EDS yn Ffig. 10a, mae canran Cr (21.69 wt.%) a Mo (2.65 wt.%) o'i gymharu â 6.25 wt.% Ni yn rhoi ymdeimlad o gydbwysedd cyfatebol y cyfnod ferrite-austenitig.Microstrwythur gyda gostyngiad uchel yn y cynnwys cromiwm (15.97 wt.%) a molybdenwm (1.06 wt.%) o'i gymharu â chynnwys uchel o nicel (10.08 wt.%) ym microstrwythur y cyd weldio electrod E2, a ddangosir yn ffig.1. Cymharer.Sbectrwm EMF 10b.Mae'r siâp acicular gyda adeiledd austenitig graen manach a welir yn y WZ a ddangosir yn ffig.Mae 10b yn cadarnhau disbyddiad posibl yr elfennau ffrwythloni (Cr a Mo) yn y weldiad a dyddodiad cromiwm nitrid (Cr2N) - y cyfnod austenitig.Mae dosbarthiad gronynnau dyddodiad ar hyd ffiniau'r cyfnodau austenitig (\(\gama\)) a ferritig (\(\alpha\)) o uniadau weldio DSS yn cadarnhau'r datganiad hwn72,73,74.Mae hyn hefyd yn arwain at ei berfformiad cyrydiad gwael, oherwydd ystyrir mai Cr yw'r brif elfen ar gyfer ffurfio ffilm oddefol sy'n gwella ymwrthedd cyrydiad lleol dur59,75 fel y dangosir yn Ffig. 10b.Gellir gweld bod y BM yn y micrograff SEM yn Ffig. 10c yn dangos mireinio grawn cryf gan fod ei ganlyniadau sbectrwm EDS yn dangos Cr (23.32 wt%), Mo (3.33 wt%) a Ni (6.32 wt).%) priodweddau cemegol da.%) fel elfen aloi bwysig ar gyfer gwirio microstrwythur ecwilibriwm cyfnod ferrite-austenitig strwythur DSS76.Mae canlyniadau dadansoddiad sbectrosgopig EMF cyfansoddiadol o gymalau weldio yr electrod E1 yn cyfiawnhau ei ddefnyddio mewn amgylcheddau adeiladu ac ychydig yn ymosodol, gan fod ffurfwyr austenite a sefydlogwyr ferrite yn y microstrwythur yn cydymffurfio â safon DSS AISI 220541.72 ar gyfer cymalau weldio, 77.
Micrograffau SEM o uniadau wedi'u weldio, lle (a) mae gan electrod E1 y parth weldio sbectrwm EMF, (b) mae gan electrod E2 y parth weldio sbectrwm EMF, (c) mae gan OM sbectrwm EMF.
Yn ymarferol, sylwyd bod weldiadau DSS yn solidoli mewn modd cwbl ferritig (modd F), gyda niwclysau austenite yn cnewyllo islaw'r tymheredd solfws ferritig, sy'n dibynnu'n bennaf ar y gymhareb cromiwm i nicel cyfwerth (Creq/Nieq) (> 1.95 yw modd F) Mae rhai ymchwilwyr wedi sylwi ar yr effaith hon o ddur oherwydd gallu gwasgaredig cryf Cr a Mo fel elfennau ffurfio ferrite yn y cyfnod ferrite8078,79.Mae'n amlwg bod DSS 2205 BM yn cynnwys llawer iawn o Cr a Mo (sy'n dangos Creq uwch), ond mae ganddo gynnwys Ni is na'r weldiad ag electrodau E1, E2 a C, sy'n cyfrannu at gymhareb Creq/Nieq uwch.Mae hyn hefyd yn amlwg yn yr astudiaeth gyfredol, fel y dangosir yn Nhabl 4, lle pennwyd y gymhareb Creq/Nieq ar gyfer DSS 2205 BM uwchlaw 1.95.Gellir gweld bod weldio ag electrodau E1, E2 a C yn caledu yn y modd austenitig-ferritig (modd AF), modd austenitig (modd A) a modd ferritig-austenitig, yn y drefn honno, oherwydd cynnwys uwch y modd swmp (modd FA) .), fel y dangosir yn Nhabl 4, mae cynnwys Ni, Cr a Mo yn y weldiad yn llai, sy'n dangos bod y gymhareb Creq/Nieq yn is na BM.Roedd gan y ferrite cynradd yn y welds electrod E2 forffoleg ferrite vermicular a'r gymhareb Creq/Nieq a bennwyd oedd 1.20 fel y disgrifir yn Nhabl 4.
Ar ffig.Mae 11a yn dangos Potensial Cylchred Agored (OCP) yn erbyn amser ar gyfer strwythur dur AISI DSS 2205 mewn datrysiad NaCl 3.5%.Gellir gweld bod cromlin ORP yn symud tuag at botensial mwy cadarnhaol, sy'n dangos ymddangosiad ffilm oddefol ar wyneb y sampl metel, mae gostyngiad mewn potensial yn dynodi cyrydiad cyffredinol, ac mae potensial bron yn gyson dros amser yn dangos ffurfio a ffilm goddefol dros amser., Mae wyneb y sampl yn sefydlog ac mae ganddo Gludiog 77. Mae'r cromliniau'n darlunio'r swbstradau arbrofol o dan amodau sefydlog ar gyfer pob sampl mewn electrolyt sy'n cynnwys datrysiad NaCl 3.5%, ac eithrio sampl 7 (weldio ar y cyd â C-electrod), sy'n dangos ychydig o ansefydlogrwydd.Gellir cymharu'r ansefydlogrwydd hwn â phresenoldeb ïonau clorid (Cl-) mewn hydoddiant, a all gyflymu'r adwaith cyrydiad yn fawr, a thrwy hynny gynyddu lefel y cyrydiad.Dangosodd arsylwadau yn ystod sganio OCP heb botensial cymhwysol y gall Cl yn yr adwaith effeithio ar ymwrthedd a sefydlogrwydd thermodynamig y samplau mewn amgylcheddau ymosodol.Ma et al.81 a Lotho et al.Cadarnhaodd 5 yr honiad bod Cl- yn chwarae rhan wrth gyflymu diraddio ffilmiau goddefol ar swbstradau, a thrwy hynny gyfrannu at draul pellach.
Dadansoddiad electrocemegol o'r samplau a astudiwyd: (a) esblygiad yr RSD yn dibynnu ar amser a (b) polareiddio potensiodynamig y samplau mewn hydoddiant NaCl 3.5%.
Ar ffig.Mae 11b yn cyflwyno dadansoddiad cymharol o gromliniau polareiddio potentiodynamig (PPC) cymalau weldio electrodau E1, E2 a C o dan ddylanwad datrysiad NaCl 3.5%.Dangosodd samplau BM wedi'u Weldio mewn PPC a datrysiad 3.5% NaCl ymddygiad goddefol.Mae Tabl 5 yn dangos paramedrau dadansoddi electrocemegol y samplau a gafwyd o'r cromliniau PPC, megis Ecorr (potensial cyrydiad) ac Epit (potensial cyrydiad pitting) a'u gwyriadau cysylltiedig.O'u cymharu â samplau eraill Rhif 2 a Rhif 5, wedi'u weldio ag electrodau E1 ac E2, dangosodd samplau Rhif 1 a Rhif 7 (BM a chymalau wedi'u weldio ag electrod C) botensial uchel ar gyfer cyrydiad pitting mewn hydoddiant NaCl (Ffig. 11b ).Mae priodweddau goddefol uwch y cyntaf o'i gymharu â'r olaf oherwydd cydbwysedd cyfansoddiad microstrwythurol y dur (cyfnodau austenitig a ferritig) a chrynodiad yr elfennau aloi.Oherwydd presenoldeb cyfnodau ferrite ac austenitig yn y microstrwythur, mae Resendea et al.Roedd 82 yn cefnogi ymddygiad goddefol DSS mewn cyfryngau ymosodol.Gall perfformiad isel samplau wedi'u weldio ag electrodau E1 ac E2 fod yn gysylltiedig â disbyddiad y prif elfennau aloi, megis Cr a Mo, yn y parth weldio (WZ), gan eu bod yn sefydlogi'r cyfnod ferrite (Cr a Mo), yn gweithredu fel passivators Aloeon yn y cyfnod austenitig o ddur ocsidiedig.Mae effaith yr elfennau hyn ar ymwrthedd tyllu yn fwy yn y cyfnod austenitig nag yn y cyfnod ferritig.Am y rheswm hwn, mae'r cyfnod ferritig yn cael ei oddef yn gyflymach na'r cyfnod austenitig sy'n gysylltiedig â rhanbarth goddefol cyntaf y gromlin polareiddio.Mae'r elfennau hyn yn cael effaith sylweddol ar ymwrthedd tyllu DSS oherwydd eu gwrthiant tyllu uwch yn y cyfnod austenitig o'i gymharu â'r cyfnod ferritig.Felly, mae goddefiad cyflym y cyfnod ferrite 81% yn uwch na'r cyfnod austenite.Er bod toddiant Cl- mewn yn cael effaith negyddol gref ar allu goddefol y ffilm ddur83.O ganlyniad, bydd sefydlogrwydd ffilm goddefol y sampl yn cael ei leihau'n fawr84.O'r Tabl.Mae 6 hefyd yn dangos bod potensial cyrydiad (Ecorr) cymalau wedi'u weldio ag electrod E1 ychydig yn llai sefydlog mewn datrysiad o'i gymharu â chymalau wedi'u weldio ag electrod E2.Cadarnheir hyn hefyd gan werthoedd isel caledwch welds gan ddefnyddio electrodau E1 ac E2 yn ffig.4a,b, sydd oherwydd y cynnwys isel o ferrite (Tabl 5) a'r cynnwys isel o gromiwm a molybdenwm (Tabl 4) yn y strwythur dur a wneir o.Gellir dod i'r casgliad bod ymwrthedd cyrydiad duroedd yn yr amgylchedd morol efelychiedig yn cynyddu gyda cherrynt weldio yn gostwng ac yn gostwng gyda chynnwys Cr a Mo isel a chynnwys ferrite isel.Mae'r datganiad hwn yn gyson ag astudiaeth gan Salim et al.85 ar effaith paramedrau weldio megis cerrynt weldio ar gyfanrwydd cyrydiad duroedd wedi'u weldio.Wrth i glorid dreiddio i'r dur trwy amrywiol ddulliau megis amsugno capilari a thrylediad, mae pyllau (cyrydiad tyllu) o siâp a dyfnder anwastad yn cael eu ffurfio.Mae'r mecanwaith yn sylweddol wahanol mewn datrysiadau pH uwch lle mae'r grwpiau cyfagos (OH-) yn cael eu denu i'r wyneb dur, gan sefydlogi'r ffilm goddefol a darparu amddiffyniad ychwanegol i'r wyneb dur25,86.Mae ymwrthedd cyrydiad gorau samplau Rhif 1 a Rhif 7 yn bennaf oherwydd presenoldeb yn y strwythur dur o lawer iawn o δ-ferrite (Tabl 5) a llawer iawn o Cr a Mo (Tabl 4), ers y mae lefel y cyrydiad tyllu yn bresennol yn bennaf mewn dur, wedi'i weldio gan y dull DSS, yn strwythur cyfnod austenitig y rhannau.Felly, mae cyfansoddiad cemegol yr aloi yn chwarae rhan bendant ym mherfformiad cyrydiad yr uniad weldio87,88.Yn ogystal, sylwyd bod y sbesimenau a weldio gan ddefnyddio'r electrodau E1 a C yn yr astudiaeth hon yn dangos gwerthoedd Ecorr is o'r cromliniau PPC na'r rhai a weldio gan ddefnyddio'r electrod E2 o'r cromliniau OCP (Tabl 5).Felly, mae rhanbarth yr anod yn dechrau ar botensial is.Mae'r newid hwn yn bennaf oherwydd sefydlogi rhannol yr haen passivation a ffurfiwyd ar wyneb y sampl a'r polareiddio cathodig sy'n digwydd cyn i OCP89 gael ei sefydlogi'n llawn.Ar ffig.Mae 12a a b yn dangos delweddau proffiliwr optegol 3D o sbesimenau wedi'u cyrydu'n arbrofol o dan amodau weldio amrywiol.Gellir gweld bod maint cyrydiad tyllu'r sbesimenau yn cynyddu gyda'r potensial cyrydiad tyllu is a grëir gan y cerrynt weldio uchel o 110 A (Ffig. 12b), sy'n debyg i'r maint cyrydiad tyllu a gafwyd ar gyfer welds â chymhareb cerrynt weldio is o 90 A. (Ffig. 12a).Mae hyn yn cadarnhau honiad Mohammed90′ bod bandiau slip yn cael eu ffurfio ar wyneb y sampl i ddinistrio'r ffilm goddefol arwyneb trwy amlygu'r swbstrad i hydoddiant NaCl 3.5% fel bod y clorid yn dechrau ymosod, gan achosi'r deunydd i hydoddi.
Mae'r dadansoddiad SEM-EDS yn Nhabl 4 yn dangos bod gwerthoedd PREN pob cyfnod austenitig yn uwch na rhai ferrite ym mhob welds a BM.Mae cychwyn tyllu ar y rhyngwyneb ferrite/austenit yn cyflymu'r broses o ddinistrio'r haen o ddeunydd goddefol oherwydd anhomogenedd a gwahaniad elfennau sy'n digwydd yn yr ardaloedd hyn91.Yn wahanol i'r cyfnod austenitig, lle mae'r gwerth cyfatebol ymwrthedd tyllu (PRE) yn uwch, mae cychwyn tyllu yn y cyfnod ferritig oherwydd y gwerth PRE is (Tabl 4).Mae'n ymddangos bod y cyfnod austenite yn cynnwys cryn dipyn o sefydlogwr austenit (hydoddedd nitrogen), sy'n darparu crynodiad uwch o'r elfen hon ac, felly, ymwrthedd uwch i bitting92.
Ar ffig.Mae Ffigur 13 yn dangos cromliniau tymheredd tyllu critigol ar gyfer weldiadau E1, E2 ac C.O ystyried bod y dwysedd presennol wedi cynyddu i 100 µA/cm2 oherwydd tyllu yn ystod y prawf ASTM, mae'n amlwg bod y weldiad @110A gydag E1 yn dangos isafswm tymheredd tyllu critigol o 27.5°C ac yna mae sodro E2 @ 90A yn dangos CPT o 40 °C, ac yn achos C@110A, y CPT uchaf yw 41°C.Mae'r canlyniadau a arsylwyd yn cytuno'n dda â chanlyniadau profion polareiddio a arsylwyd.
Archwiliwyd priodweddau mecanyddol ac ymddygiad cyrydiad welds dur di-staen deublyg gan ddefnyddio'r electrodau E1 ac E2 newydd.Cafodd yr electrod alcalïaidd (E1) a'r electrod asidig (E2) a ddefnyddiwyd yn y broses SMAW eu gorchuddio'n llwyddiannus â chyfansoddiad fflwcs gyda chymhareb cwmpas cyffredinol o 1.7 mm a mynegai alcalïaidd o 2.40 a 0.40, yn y drefn honno.Mae sefydlogrwydd thermol fflwcsau a baratowyd gan ddefnyddio TGA mewn cyfrwng anadweithiol wedi'i werthuso.Fe wnaeth presenoldeb cynnwys uchel o TiO2 (%) yn y matrics fflwcs wella tynnu slag weldments ar gyfer electrodau wedi'u gorchuddio â fflwcs asidig (E2) o'i gymharu ag electrodau wedi'u gorchuddio â fflwcs sylfaenol (E1).Er bod gan y ddau electrod gorchuddio (E1 ac E2) allu cychwyn arc da.Mae amodau weldio, yn enwedig mewnbwn gwres, cerrynt weldio a chyflymder, yn chwarae rhan hanfodol wrth gyflawni cydbwysedd cyfnod austenite / ferrite o welds DSS 2205 a phriodweddau mecanyddol rhagorol y weldiad.Dangosodd yr uniadau a weldio â'r electrod E1 briodweddau tynnol rhagorol (cneifio 0.2% YS = 497 MPa ac UTS = 732 MPa), gan gadarnhau bod gan yr electrodau fflwcs sylfaenol sydd wedi'u gorchuddio â mynegai sylfaenoldeb uchel o'u cymharu â'r electrodau wedi'u gorchuddio â fflwcs asid.Mae electrodau yn arddangos priodweddau mecanyddol gwell gydag alcalinedd isel.Mae'n amlwg nad oes cydbwysedd rhwng y cyfnod ferrite-austenitig yn y cymalau weldio o electrodau â gorchudd newydd (E1 ac E2), a ddatgelwyd gan ddefnyddio dadansoddiad OES a SEM-EDS o'r weldiad a'i feintioli yn ôl y ffracsiwn cyfaint yn y weld.Cadarnhaodd metallograffeg eu hastudiaeth SEM.microstrwythurau.Mae hyn yn bennaf oherwydd disbyddiad elfennau aloi megis Cr a Mo a'r posibilrwydd o ryddhau Cr2N yn ystod weldio, sy'n cael ei gadarnhau gan sganio llinell EDS.Cefnogir hyn ymhellach gan y gwerthoedd caledwch isel a welir mewn welds ag electrodau E1 ac E2 oherwydd eu cyfran isel o elfennau ferrite ac aloi yn y strwythur dur.Roedd Potensial Cyrydiad Tystiolaeth (Ecorr) y welds sy'n defnyddio'r electrod E1 ychydig yn llai gwrthsefyll cyrydiad hydoddiant o'i gymharu â'r welds sy'n defnyddio'r electrod E2.Mae hyn yn cadarnhau effeithiolrwydd yr electrodau sydd newydd eu datblygu mewn welds a brofwyd mewn amgylchedd NaCl 3.5% heb gyfansoddiad aloi cymysgedd fflwcs.Gellir dod i'r casgliad bod y gwrthiant cyrydiad yn yr amgylchedd morol efelychiedig yn cynyddu gyda gostyngiad yn y cerrynt weldio.Felly, eglurwyd dyddodiad carbidau a nitridau a'r gostyngiad dilynol yn ymwrthedd cyrydiad cymalau wedi'u weldio gan ddefnyddio electrodau E1 ac E2 gan gerrynt weldio cynyddol, a arweiniodd at anghydbwysedd yng nghydbwysedd cam y cymalau weldio o ddur pwrpas deuol.
Ar gais, bydd data ar gyfer yr astudiaeth hon yn cael ei ddarparu gan yr awdur priodol.
Smook O., Nenonen P., Hanninen H. a Liimatainen J. Microstructure o ddur di-staen dwplecs super a ffurfiwyd gan feteleg powdwr gwasgu isostatig poeth mewn triniaeth wres diwydiannol.Metel.ALMA Mater.trans.A 35, 2103. https://doi.org/10.1007/s11661-004-0158-9 (2004).
Kuroda T., Ikeuchi K. a Kitagawa Y. Rheoli microstrwythur wrth ymuno â dur di-staen modern.Yn Prosesu Deunyddiau Newydd ar gyfer Ynni Electromagnetig Uwch, 419–422 (2005).
Smook O. Microstrwythur a phriodweddau duroedd di-staen deublyg super meteleg powdwr modern.Sefydliad Technoleg Brenhinol (2004)
Lotto, TR a Babalola, P. Ymddygiad Cyrydiad Polarization a Dadansoddiad Microstrwythurol o Gyfansoddion Matrics Alwminiwm a Silicon Carbide AA1070 mewn Crynodiadau Asid Clorid.Peiriannydd perswadiol.4, 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2017.1422229 (2017).
Bonollo F., Tiziani A. a Ferro P. Proses Weldio, newid microstrwythurol a phriodweddau terfynol duroedd di-staen deublyg a dwplecs super.Dur di-staen deublyg 141-159 (John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013).
Kisasoz A., Gurel S. a Karaaslan A. Dylanwad amser anelio a chyfradd oeri ar y broses dyddodi mewn dur dau gam sy'n gwrthsefyll cyrydiad.Metel.y wyddoniaeth.triniaeth wres.57, 544. https://doi.org/10.1007/s11041-016-9919-5 (2016).
Shrikant S, Saravanan P, Govindarajan P, Sisodia S a Ravi K. Datblygu duroedd di-staen deublyg heb lawer o fraster (LDSS) gyda phriodweddau mecanyddol a chyrydiad rhagorol yn y labordy.alma mater uwch.tanc storio.794, 714 (2013).
Murkute P., Pasebani S. ac Isgor OB Priodweddau metelegol ac electrocemegol haenau cladin dur di-staen deublyg super ar swbstradau dur ysgafn a geir trwy aloi laser mewn haen powdr.y wyddoniaeth.Sylw 10, 10162. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67249-2 (2020).
Oshima, T., Khabara, Y. a Kuroda, K. Ymdrechion i arbed nicel mewn dur gwrthstaen austenitig.ISIJ International 47, 359. https://doi.org/10.2355/isijinternational.47.359 (2007).
Oikawa W., Tsuge S. a Gonome F. Datblygu cyfres newydd o ddur di-staen deublyg heb lawer o fraster.NSSC 2120™, NSSC™ 2351. Adroddiad Technegol NIPPON Steel Rhif 126 (2021).