Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Kaivan Raissi
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) کیوان رئیسی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seied Mostafa Ghahhary
سیدمصطفی قهاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Effect of heat input of Gas-Tungsten Arc Welding on microstructure and corrosion resistance of UNS S32750 super duplex stainless steel
In this study, microstructural characteristics and corrosion behavior of the UNS S32750 super duplex stainless steel were investigated at the welding cross sections. The gas tungsten arc welding technique with direct current electrode negative polarity and AWS ER2594 filler metal was used. Noticing the importance of heat input in duplex stainless steel welding, welding process was carried out with three heat input including 801, 987 and 1298 J/mm to evaluate the effect of the heat input on the microstructure and corrosion behavior. Microstructures were examined using optical and scanning electron microscopes. In addition, EDS technique was used to understand how the alloying elements are distributed into the ferrite and austenite phases. Electrochemical tests such as potentsiodynamic and cyclic polarization were carried out to evaluate the corrosion resistance of the samples. In addition, ZRA galvanic corrosion test was done to assess the galvanic corrosion between the galvanic couple of base and weld metal. Immersion test was carried out for 100 days to investigate the corrosion at various zones such as base metal, weld metal and heat affected zone. All the corrosion tests were conducted at room temperature and in 80% v/v acetic acid containing boromide attacking ions. The results showed that the amount of austenite phase increased from 43% to 54% as the heat input increased from 801 to 1298 J/mm. According to the EDS results the partitioning ratio of the alloying elements in the weld metal to the base metal was altered. The lowest change in this ratio was for chromium element. Potentsiodynamic polarization tests showed that the base metal a had higher corrosion resistance comparing with base metal at all of the heat input conditions and the difference in their corrosion current density and potential was the lowest at 987 J/mm heat input. Cyclic polarization test exhibited that both of the base and weld metals had negative hysteresis loops and are resistant to the pitting phenomena. Considering potential difference criteria, base metal and weld metal are prone to galvanic corrosion at 801 and 1298 J/mm heat input. ZRA test results at these two cases indicated that the base metal was cathode and the weld metal was anode at a joint. ZRA test results analysis using localization index showed that the corrosion was uniform at low heat inputs and local at high heat inputs. Based on the immersion test for evaluation of corrosion at different zones it can be said that the boundary between the base metal and the weld metal had the lowest resistant to the corrosion, which means that this zone is more anodic than base metal and weld metal. Finally it can be said that, welding with 987 J/mm heat input was the best heat input for UNS S32750 super duplex stainless steel, according to the thickness and joint scheme considering the microstructure and corrosion resistant. Keywords: Super duplex stainless steel, Welding, Microstructure, Heat input, Corrosion.
در این پژوهش به بررسی ریزساختار و رفتار خوردگی مقاطع جوش فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی UNS S32750 پرداخته شد. برای جوشکاری از فرآیند قوس تنگستن-گاز با قطبیت منفی و فلز پرکنندهAWS ER2594 استفاده شد. به دلیل اهمیت حرارت ورودی در جوشکاری فولادهای زنگ نزن دوفازی، جوشکاری در سه حرارت ورودی 801 ،987و1298 ژول بر میلی متر انجام شد تا تاثیر حرارت ورودی بر تغییرات ریزساختاری و رفتار خوردگی مقاطع جوش مورد بررسی قرار گیرد. بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام گرفت. همچنین برای بررسی نحوه تقسیم عناصر آلیاژی در دو فاز فریت و آستنیت بعد از جوشکاری از تکنیک EDS استفاده شد. برای ارزیابی مقاومت به خوردگی از آزمون های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک وسیکلی وآزمون خوردگی گالوانیکی ZRA برای ارزیابی خوردگی گالوانیکی بین زوج گالوانیکی فلز پایه و فلز جوش استفاده شد. ازآزمون غوطه وری برای ارزیابی خوردگی مناطق مختلف اعم از فلز پایه، فلز جوش و منطقه متاثر از حرارت به مدت 100 روز استفاده شد. همه آزمون های خوردگی در دمای محیط و در محلول اسید استیک80% حاوی آنیون مهاجم برمید(Br - ) انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش حرارت ورودی از حدود8 01 تا 1298 ژول بر میلی متر، مقدار آستنیت از 43 به 54 درصد افزایش می یابد. نتایج حاصل از EDS نشان داد که تقسیم بندی عناصر آلیاژی در فلز جوش نسبت به فلز پایه دگرگون شده است که این نسبت برای عنصر کرم از کمترین تغییرات برخوردار بود. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که فلز جوش در تمام شرایط حرارت ورودی، نسبت به فلز پایه از مقاومت به خوردگی کمتری برخوردار است و برای حرارت ورودی حدود 987 ژول بر میلی متر، کمترین اختلاف از نظر پتانسیل و دانسیته جریان خوردگی با فلز پایه وجود دارد. آزمون پلاریزاسیون سیکلی نیز نشان دادکه هم فلز پایه و هم فلز جوش دارای حلقه هیستریزیس منفی اند و در برابر حفره دار شدن مقاوم هستند. از نظر معیار اختلاف پتانسیل، فلز پایه و فلز جوش در دو حرارت ورودی 801 و 1298 ژول بر میلی متر مستعد به خوردگی گالوانیکی هستند که نتایج آزمون ZRA در این دو حالت نشان داد که در یک اتصال فلز جوش آند و فلز پایه کاتد است. تحلیل نتایج آزمون ZRA با استفاده از ضریب تراکم نشان داد که در فلز جوش با حرارت ورودی پایین خوردگی از نوع یکنواخت و در حرارت ورودی بالا خوردگی از نوع موضعی است. نتایج آزمون غوطه وری برای ارزیابی رفتار خوردگی مناطق مختلف نشان داد که مرز بین فلز پایه و فلز جوش از کمترین مقاومت به خوردگی برخوردار است، یعنی این منطقه آندی تر از فلز پایه و فلز جوش است. نتیجه کلی این که در بین شرایط جوشکاری با حرارت ورودی های مختلف، جوشکاری با حرارت ورودی987 ژول بر میلی متر هم از لحاظ ریزساختاری و هم مقاومت به خوردگی، بهترین حرارت ورودی با توجه به ضخامت و طرح اتصال برای فولاد زنگ نزن سوپر دوفازیUNS S32750 است. کلمات کلیدی فولادهای زنگ نزن سوپردوفازی، جوشکاری، حرارت ورودی، ریز ساختار، خوردگی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی