SUPERVISOR
Hossein Edris,Morteza Shamanian esfahani
حسين ادريس (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
STUDENT
Farzad Azmoode
فرزاد آزموده
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
evaluation of micro structure and hot corrosion behavior of c-276 superalloy cladding on carbon steel
Simple carbon steel coating with Nickel base alloy 276C-Super alloy and microstructure assessment and high temperature corrosion In this study, the microscopic structure, corrosion properties and high temperature corrosion properties of 276C on-surface superalloy coating on the surface of plain carbon steel without presence and with the presence of 309AISI austenitic stainless steel middle layer were investigated. For this purpose, samples of plain carbon steel were welded in a single-layer laminate using a Tungsten-Gas Argan Arc welding (GTAW) with 276C (ERNiCrMo4) welding wire. The intermediate layer of 309AISI austenitic stainless steel filler was applied with a tungsten-gas arc welding method (plain carbon steel), and a 276C coating layer on the interlayer was coated. Cross sections of the samples were examined by optical microscope and electron microscope. X-ray diffraction (X-ray diffraction test) was used to identify the type of phases formed on the surface of the coating and the interface. Determination of dilution in samples was performed by energy spectroscopy test. Using hardness and micro-tensile test, the hardness profile of the samples was prepared. The corrosion behavior of different layers, including base metal, interlayer and coated layer by cyclic polarization test as well as electrochemical impedance spectroscopy test in one molar hydrochloric acid solution (as the acidic medium) were investigated. In the steel and AISI 309 coating on steel after failure potential (Eb), the corrosion flow density decreased with decreasing potential. A negative hysteresis loop was observed on the curve of two samples (steel and 309AISI coating on steel), which, with increasing potential and breaking the permeable layer in both samples, germination of the cavity began, but due to the resistance of the samples, the cavity In 1 M NaCl solution, with decreasing potential, the flow density decreases and the cavity buds do not start to grow (no unstable cavities) and cavities accumulate and disappear. While in the sample 276C overlay on steel after the failure potential (Eb), the corrosion current increased by decreasing the density potential. The positive hysteresis loop of this curve indicates that this sample is sensitive to corrosion of the cavity. That is, by decreasing the potential of the cavity germs, they begin to grow and become thicker, and the cavities are stable. Therefore, although the overall corrosion resistance of the 276C on the steel coating is more than the other two, this sample has a cavity corrosion sensitivity. It also compares the behavior of the 276c overlay coating and the middle layer of acetic acid stainless steel L309 in the conditions of hot corrosion test at a temperature of 750 ° C. The increase in the duration of the hot corrosion test, the amount and depth of penetration of sodium sulfate in buffered coated samples (L309) as well as the coating layer of 276C, which increased the degradation layer, increased the duration of the hot corrosion test, the number And the depth of the oxygen permeation pores increased in the laminated sample with L 309. With a further increase in the number and depth of the penetration of oxygen vapor in the layer lined with L309, this disintegrates and destroys the layer, while in the sample The 276 ° C-coated coating had no effect on the oxygen penetration pores, hence the 276 ° C overlay coating with longer life and durability It was hot in a hot corrosion test compared to the L309-coated sample.
روکش کاري فولاد ساده کربني با سوپرآلياژ پايه نيکلي 276 و ارزيابي ريزساختار و خوردگي دماي بالا در اين پژوهش به بررسي ساختار ميکروسکوپي، خواص خوردگي و خوردگي دماي بالاي روکشي از جنس سوپرآلياژ هستلوي 276C بر سطح فولاد ساده کربني بدون حضور و با حضور لايه مياني فولاد زنگ نزن آستنيتي از نوع 309AISI پرداخته شد. بدين منظور نمونه هايي از جنس فولاد ساده کربني توسط روش جوشکاري قوسي تنگستن – گاز (GTAW) با سيم جوش هستلوي 276C (ERNiCrMo4) به صورت تک لايه روکش کاري جوشي شدند. لايه مياني از جنس فلز پرکننده زنگ نزن آستنيتي از نوع 309AISI با روش جوشکاري قوسي تنگستن – گاز بر زيرلايه (فولاد ساده کربني) اعمال شد و سپس يک لايه روکش هستالوي 276C بر لايه مياني روکش داده شد. مقطع عرضي نمونه ها به وسيله ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني مورد بررسي قرار گرفت. جهت شناسايي نوع فازهاي تشکيل شده در سطح روکش و فصل مشترک از آزمون پراش پرتو ايکس استفاده گرديد. بررسي ميزان رقت در نمونه ها توسط آزمون طيف سنجي انرژي انجام شد. به کمک آزمون سختي و ريزسختي سنجي، پروفيل سختي نمونه ها تهيه شد. همچنين رفتار خوردگي لايه هاي مختلف، اعم از فلز پايه، لايه مياني و لايه روکش به وسيله آزمون پلاريزاسيون سيکلي و نيز آزمون طيف سنجي امپدانس الکترشيميايي در محلول يک مولار هيدروکلريک اسيد (به عنوان محيط اسيدي) مورد بررسي قرار گرفت. در نمونه فولاد و روکش 309 AISI بر فولاد پس از پتانسيل شکست ( Eb)، با کاهش پتانسيل، دانسيته جريان خوردگي کاهش يافت. حلقه هيسترزيس منفي بر روي منحني دو نمونه (نمونه فولاد و روکش 309AISI بر فولاد) ديده شد که با افزايش پتانسيل و شکسته شدن لايه رويين در هردو نمونه، جوانه زني حفره شروع شد اما به دليل مقاومت نمونه ها به حفره دار شدن در محلول 1 مولار NaCl، با کاهش پتانسيل، چگالي جريان کاهش يافته و جوانه هاي حفره شروع به رشد و درشت شدن نکرده (حفرات ناپايدار) و حفرات جمع شده و از بين مي روند. درحالي که در نمونه روکش هستلوي 276C بر فولاد پس از پتانسيل شکست (Eb)، با کاهش پتانسيل دانسيته جريان خوردگي افزايش يافت. حلقه هيسترزيس مثبت اين منحني نشان دهنده اين است که اين نمونه حساسيت به خوردگي حفره اي دارد. يعني با کاهش پتانسيل جوانه هاي حفره شروع به رشد و درشت شدن کرده و حفرات پايدار هستند. بنابراين اگرچه مقاومت به خوردگي کلي روکش هستلوي 276C بر فولاد بيشتر از دو نمونه ديگر است اما اين نمونه حساسيت به خوردگي حفره اي دارد.همچنين به مقايسه رفتار روکش هستلوي 276c و لايه مياني فولاد زنگ نزن آستنيتي L309 در شرايط آزمون خوردگي داغ در دماي °C 750 پرداخته شد. افزايش مدت زمان آزمون خوردگي داغ، ميزان و عمق نفوذ سولفات سديم در نمونه هاي روکش کاري شده با لايه بافر (L309( و همچنين لايه روکش هستلوي 276C افزايش يافت که سبب افزايش لايه ي تخريبي شد. با افزايش مدت زمان آزمون خوردگي داغ، تعداد و عمق منافذ نفوذ اکسيژن در نمونه روکش کاري شده باL 309 بيشتر شد. با افزايش بيشتر تعداد و عمق نفوذ منافذ اکسيژن در لايه روکش کاري شده با L309، سبب متلاشي شدن و از بين رفتن اين لايه مي گردد. در حالي که در نمونه روکش کاري شده با هستلوي276C هيچ اثري از منافذ نفوذ اکسيژن ديده نشد. از اين رو نمونه روکش کاري شده با هستلوي276C داراي عمر بيشتر و دوام بيشتر در آزمون خوردگي داغ نسبت به نمونه روکش کاري شده باL309 بود.