بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي تاثير حرارت ورودي فرآيند GTAW بر خوردگي اتصالات جوش فولاد زنگ نزن دوفازي ٢٢٠٥
چکيده
فولادهاي زنگ نزن دوفازي به دليل ويژگيهاي مکانيکي مناسب و مقاومت به خوردگي بالا در صنايع شيميايي، نفت و گاز، پتروشيمي و پالايشگاه کاربردي بسيار متنوع پيدا کرده اند. در اين پژوهش ، نرخ خوردگي و ويژگيهاي مکانيکي اتصالات جوش فولاد زنگ نزن دوفازي نوع ٢٢٠٥ با چهار حرارت ورودي گوناگون (kJ.mm) ٠.٨٦، ٠.٩١، ١.٠٢، ١.١٢ بررسي شد.
جوشکاري آلياژ با فرآيندGTAW و قطبيت منفي انجام شده است . مقاومت به خوردگي فلزات جوش و منطقه متاثر از حرارت (HAZ) همه اتصالات به روش پلاريزاسيون پتانسيوديناميک سيکلي و با استفاده از محلول ٣.٥ درصد کلريد سديم در دماي اتاق مورد ارزيابي قرار گرفت . نتايج نشان دادند که براي حرارت ورودي (kJ.mm) ٠.٨٦، ٠.٩١، ١.٠٢، ١.١٢ نرخ خوردگي براي فلز جوش به ترتيب (mm.yr)٠٠٣٤، ٠.٠٠٩، ٠.٠٠٤، ٠.٢٣٠ است . هم چنين ، کاهش حرارت ورودي باعث افزايش درصد حجمي فريت در فلز جوش نمونه ها شده که بررسي تاثيرات اين عامل بر نرخ خوردگي و ويژگيهاي مکانيکي آن ها، تطابق روند نتايج تجربي اين پژوهش با نتايج تئوري را نشان داد. نمونه ١ با داشتن بيش ترين حرارت ورودي، داراي بيش ترين نرخ خوردگي است . نتايج اين پژوهش هم چنين ، نشان دادند که نمونه ٢ با داشتن حرارت ورودي kJ.mm ١.٠٢، شرايط بهينه اي از نظر کاهش نرخ خوردگي، هم چنين حصول ويژگيهاي مکانيکي مطلوب براي جوشکاري فولاد دوفازي ٢٢٠٥ را ايجاد ميکند.
واژه هاي کليدي : فولاد زنگ نزن دوفازي، حرارت ورودي، درصد حجمي فريت ، نرخ خوردگي، ويژگي هاي مکانيکي.
پيشگفتار
فولادهاي زنگ نزن دوفازي آلياژهـايي بـر پايـه آهـن ، کرم و نيکل هستند که داراي دوفاز آستنيت و فريت بـوده ، بنابراين ، ويژگيهـاي مفيـد هـر دو نـوع فـولاد زنـگ نـزن آستنيتي و فريتي نظير استحکام کششي و خـستگي بـالا، چقرمگي خـوب حتـي در دمـاي پـايين ، شـکل پـذيري و جوش پذيري مناسب و مقاومـت عـالي در برابـر خـوردگي تنشي، حفره اي و يکنواخت را دارا هـستند[١]. اسـتفاده از اين فولادها به دليل نياز روز افزون صنايع گوناگون به مواد با مقاومت بالا در محـيط هـاي بـسيار خورنـده ، افـزايش و توسـعه يافتـه انـد [٢و٣]. مقـدار حـرارت ورودي در حـين جوشکاري فولادهاي دوفازي از جمله فـولاد ٢٢٠٥ جهـت رسيدن به ريزسـاختار و ويژگـيهـاي مکـانيکي مطلـوب و مقاومت به خوردگي در محدوده kJ.mm ٢.٥-٠.٥ ذکـر شده است [٤و٣]. به گونه معمـول ، مقاومـت بـه خـوردگي فولادهاي دوفازي، نشان دهنده مقدار خوردگي اين فـولاد در محيط هاي خورنده کلرايد و فلرايد ميباشـد [٥]. روش هاي الکتروشيميايي امکاني مناسب را براي پـيش بينـي يـا بررسي سريع خوردگي اين آلياژهـا فـراهم کـرده اسـت . از ميـان ايـن روش هـا، روش هـاي پتانـسيوديناميک و پتانسيواستاتيک داراي اهميت بسيار هستند. در اين روش ، با استفاده از منحني هاي پلاريزاسيون به راحتي مي تـوان داده هاي سينتيکي الکترود را به روش گرافيکي نشان داد.
اين منحني ها بر اساس قوانين فارادي [٦] بدست ميآيند و در توصيف و توضـيح بـسياري از پديـده هـاي خـوردگي مفيدند. بررسي تاثير حرارت ورودي بـر جوشـکاري فـولاد زنگ نزن سوپردوفازي ٣٢٧٥٠ به روش قوس تنگستن -گاز بر ريزساختار و مقاومت به خوردگي فلـز جـوش بررسـي و مقايسه آن با فلـز پايـه انجـام شـده اسـت [٧]. نت ايج ايـن پژوهش نشان ميدهد که فلـز جـوش بـا افـزايش حـرارت ورودي نسبت به فلز پايه فعال تر شده و پتانسيل خـوردگي کم تري از خود نشان ميدهـد. بـا ايـن حـال ، فلـز جـوش داراي چگالي جريان روئين شدن کم تري نسبت به فلز پايه است . اين نشان دهنـده مقاومـت بـه خـوردگي بـالاتر فلـز جوش نسبت به فلز پايه اسـت . صـادقيان خـشويي، رفتـار خوردگي مقاطع جـوش نامـشابه فـولاد زنـگ نـزن سـوپر دوفازي٣٢٧٥٠ به فولاد زنگ نزن آسـتنيتي 304L را بـا استفاده از روش جوشکاري قوسي تنگستن - گاز و دو نـوع فلز پرکننده ERL٢٥١٠٤ وERLMo٣٠٩ مورد بررسي قرار داد[٨]. در اين پژوهش ، کنترل حرارت ورودي و تعيين فلز پرکننده مناسب براي جلوگيري و کاهش ميزان خوردگي موثر تشخيص داده شده است . هـم چنـين ، نتـايج بدست آمده از آزمون هاي الکتروشيميايي نيز نـشان دادنـد که فلز پايه سوپر دوفازي ٣٢٧٥٠ در مقايسه بـا فلـز پايـه آستنيتيL٣٠٤ مقاومت به خوردگي بهتري دارد.
در پژوهش پيش رو، جوشکاري به روش قوس تنگستن -گاز روي فولاد زنگ نزن دوفـازي٢٢٠٥ بـا چهـار حرارت ورودي گوناگون در محدوده kJ.mm٢٥-٠٥ انجام خواهد شد. سپس اثـرات ميـزان حرارت ورودي بر خوردگي اتصالات جوش در ناحيه متـأثر از حرارت و فلـزات جـوش را بـا اسـتفاده از منحنـيهـاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک سيکلي و اندازه گيري سرعت خوردگي بررسي ميشـود. درضـمن ، مقـدار بهينـه حرارت ورودي از نظـر مقاومـت بـه خـوردگي حفـره اي در جوشکاري فولاد ذکر شده نيز تعيين شده است .
مواد و روش پژوهش
در اين پژوهش از فـولاد زنـگ نـزن دوفـازي ٢٢٠٥- تهيه شده از مفتولي به قطر١٠٠ ميلي متر- بـه عنـوان فلـز پايه استفاده شد. آناليز شيميايي اين فولاد و سـيم جـوش مصرفي برحـسب در صـد وزنـي، بـه روش کوانتـومتري بـا دسـتگاه optiknr M١٣٠٠١٤ PMI Master pro تعيين گرديد که نتايج در جدول ١ نشان داده شده اسـت .
سپس نمونه هايي از فلز پايه به ضخامت ١٠ميلي متر جـدا و از وسط نصف و بـا اسـتفاده از دسـتگاه فـرز بـه صـورت جناغي يک سويه با زاويه ٣٥ درجـه پـخ زده و بـه طـور ٤ جفت دوتايي آماده مرحله جوشکاري شدند. شماتيک طرح اتصال در شکل ١ نشان داده شده است . جوشکاري نمونه ها با روش GTAW-DCEN به صورت دستي و بـا طرح اتصال V شکل به صورت لب به لب بر اساس استاندارد ASME B١٦٩ انجام شد. از سيم جوش ER٢٢٠٩ بـا قطر٢ ميلي متر براي فلز پرکننده و از گاز آرگون با خلوص صنعتي، با دبي ١٠ ليتر بر دقيقـه بـه عنـوان گـاز محـافظ استفاده شـد. الکتـرود مـصرف نـشدني مـورد اسـتفاده ، از جنس الکترود تنگستني حاوي٢ درصـد تـوريم و بـه قطـر ٢.٤ ميلي متر بود. بـراي هـر پـاس جـوش مقـادير شـدت جريان ، ولتاژ و سرعت جوشـکاري انـدازه گيـري شـده و بـا استفاده از رابطه زير حـرارت ورودي (kJ.mm) محاسـبه شد[٩].
در اين رابطه η بازده قوس (که ٠.٧ در نظر گرفته شد)، I شدت جريان (آمپر)، V ولتاژ (ولت ) وS سرعت جوشکاري (ميلي متـر بـر دقيقـه ) مـي باشـد. پـاس هـاي جوشکاري براي نمونه ١ ب تعداد ٨ پـاس و بـراي ٣ نمونـه ديگر ٧ پـاس بـود. بـر اسـاس ميـانگين پارامترهـايحـين پاس هـاي گونـاگون جوشـکاري، ميـانگين حـرارت ورودي براي هر نمونه محاسبه گرديد که نتايج آن ها در جـدول ٢ مشاهده مي شود. امروزه پيش بيني سـاختار فلـز جـوش و عدد فريت براي فولادهاي زنگ نزن دوفازي و آستنيتي بـا استفاده از دياگرام هايي مانند 1992-WRC انجام ميشود [١٠و١١]. براي استفاده از اين نمودار بايد مقـادير Creq.Nieq را محاسـبه کـرد تـا از راه آن هـا پـيش بينـي ساختار فلز جوش امکان پـذير شـود. کـرم معـادل و نيکـل معادل از روابط زير بدست ميآيند [١٠].
به گونه عملي، براي اندازه گيري عـدد فريـت در محـل فلز جوش نمونه ها از دستگاه فريت اسکوپ Fischer مدل MP٣٠ استفاده شد. براي آلياژهاي دوفازي ضريب تبديل عدد فريت بـه درصـد حجمـي تقريبـاً ٧٠ درصـد در نظـر گرفته ميشود [١٠]. در اين پژوهش بـراي تعيـين درصـد حجمي فريت افزون بر دو روش بالا، از نرم افزار Clemex Vision نيز استفاده شده است . اين نرم افـزار براي آناليز تصاوير، توانمنديهاي بـسيار زيـادي دارد و در رشته هايي مانند علوم آزمايشگاهي، پزشـکي و متـالوگرافي که با ميکروسکوپ و عکس سروکار داشته ، بکار مـيرود. از کاربردهاي اين نرم افزار ميتوان براي تعيين ميزان سـطح يا حجمي که به وسـيله يـک يـا چنـد فـاز اشـغال شـده ، محاسبه اندازه دانه ها و فاصله ذرات اشاره کرد. براي انجـام آزمـايش هـاي خـوردگي بـه روش پلاريزاسـيون پتانسيوديناميک سيکلي، ٤ نمونه به ابعاد mm١٠٣×١٠×١٠ از محل اتصال جـوش بريـده و پـس از اتصال سيم مسي به صورت سرد مانت شدند. نمونـه هـا بـه صورت تر با سمباده هاي شماره ٦٠ تـا١٢٠٠ سـمباده زنـي شدند. براي جلوگيري از وقوع خـوردگي شـياري در فـصل مشترک نمونه و مانت ، به مـدت يـک سـاعت پـيش پـسيو آن ها در اسيدکلريدريک ٢٠% به همراه کئينولين در دماي oC ٢٧ انجام گرديد. بار ديگر نمونه هـا بـا سـمباده ١٢٠٠ سمباده زده و با الکل چربـيزدايـي شـدند. سـپس بـا آب مقطر شـسته و سـرانجام بـا قـرار گـرفتن در هـواي گـرم ، خشک شدند. مابقي سطح نمونه ها بـه جـز قـسمت مـورد آزمايش لاک زده و در بخش داخلي سـل مخـصوص قـرار داده شـدند. سـل الکتروشـيميايي بکـار رفته ، يـک بشر ml٢٥٠ درب باز بوده که در حدود ml ٢٠٠-١٥٠ محلول ٣.٥ درصد کلريد سديم براي هر آزمون استفاده شد. دماي مورد ارزيابي oC٢٥ مـيباشـد. آزمـون هـاي پلاريزاسـيون سيکلي و امپدانس بر اساس سيستم سه الکترودي بنا شده است . انـدازه گيـريهـا بـه وسـيله دسـتگاه پتانـسيواستات Autolab مدل N٣٠٢ به همراه رسپانسر جريان متناوب صورت گرفت . بـراي الکتـرود مرجـع نـوع کالومـل اشـباع (SCE) و براي الکترود خنثي، سيم پلاتين استفاده شـده است . تمام پتانسيل هاي نتايج ارايه شده نسبت به الکتـرود مرجع کالومل است . پس از قرارگيري الکترودهاي مرجـع و پلاتين داخل سل ، ابتدا دستگاه را کاليبره کرده و سـيم هـا به الکترود وصل شدند. محلول ٣.٥ درصد کلريد سـديم را در داخل سل ريخته و سپس پتانسيل مدار باز اندازه گيري شده و منحنـي پلاريزاسـيون بـا شـرايط داده شـده رسـم مي شوند. در آزمون هـاي پلاريزاسـيون پـس از رهـا کـردن نمونه ها به مدت تقريباً ٣٠ دقيقه براي پايدار شدن پتانسيل خوردگي، نمونه هاي از مقدار mv ٢٥٠ زير پتانسيل مـدار باز با نرخ روبش mv.s ١ پلاريزه شدند. شرايط داده شـده ٣.٦ ولت بر ساعت و محور پتانسيل ١٠١.٦ ميلـي متـر بـر ولـت مـيباشـد. تـست در پتانـسيل مـدار بـاز(OCP) از محدوده منفي٢٥٠ تا مثبت ١٣٠٠ انجام شد. جهـت انجـام آزمون هاي EIS محدوده ي فرکانس از mHz ١٠ تا kHz ١٠٠ انتخاب و اين آزمون در پتانـسيل مـدار بـاز بـا دامنه پتانـسيل mv ١٠ انجـام گرفـت . شـماتيک دسـتگاه پتانسيواستات مـورد اسـتفاده در آزمـايش هـاي خـوردگي همراه با سل الکتروشيميايي در شـکل ٢ نـشان داده شـده است . آزمايش خوردگي براي نمونه ها در قسمت هاي فلزات جوش و ناحيـه متـاثر از حـرارت انجـام شـده انـد. ارزيـابي ويژگي هاي مکانيکي نمونه هاي جوشکاري شـده بـا انجـام آزمايش ضربه شـارپي، بـر اسـاس الزامـات اسـتانداردهاي ASME SEC. IX و AWS B4.0 انجـام گرفـت [١٢و٩]. براي انجام اين آزمايش از هر ٤ اتصال جوشکاري شده ٣ نمونه به ابعاد 55mm3×10×10 بر اساس استانداردهاي ذکر شده ، تهيه گرديد. اين آزمايش در دماي oC ٢٧ بـا دسـتگاه مـدل Controlab انجـام و ميـانگين نتايج آزمايش نيز براي هر اتصال محاسبه شد.
آزمايش هاي مـاکرو و ميکـرو سـختي سـنجي روي محـل جوش ، HAZ و فلز پايه نمونه ها انجـام و داده هـاي آن هـا ثبت شد. بررسي ريـز سـاختار فلـز پايـه ، جـوش و HAZ نمونه ها پس از اچ شدن با محلول گليـسرژيا [١٠و١٣] بـه وسـيله ميکروسـکوپ نـوري مـدل MEIJI TECHNO انجام شده اند.
نتايج و بحث
الف ) بررسي وضعيت خوردگي نمونه ها
١- رسم منحنيهاي پلاريزاسيون
بر اساس روشي که گفته شـد، بـا اسـتفاده از دسـتگاه پتانسيواستات Autolab منحنيهاي پلاريزاسيون سيکلي براي ٤ نمونـه اتصال با ميانگين حـرارت ورودي 1.12kJ.mm، ١.٠٢ ، ٠.٩١ و ٠.٨٦ مربـوط بـه نـواحي گوناگون فلزات جوش و منطقه متاثر از حرارت رسـم شـده که به ترتيـب در شـکل هـاي ٣ و ٤ نـشان داده شـده انـد.
همان گونه که مشاهده ميشود، ايـن منحنـيهـا شـامل دو بخش است . بخش بالايي واکـنش آنـدي و بخـش پـاييني واکنش کاتدي است . داده هايي همچون پتانسيل خوردگي، جريان خوردگي، نرخ خوردگي و مقاومت پلاريزاسيون از محل تقاطع خطوط آنـدي و کاتـدي رسـم شده روي منحنيهاي واکنش هاي آندي و کاتـدي بدسـت مي آيند. براي اين کار ابتدا با استفاده از اين منحني هـا، ٢ نقطه پتانسيل در محدوده ٢٥٠ ميلي ولت بالاي پتانـسيل مدار باز، روي منحني آنـدي انتخـاب و خـط آنـدي رسـم گرديد. به گونه مشابه ٢ نقطـه پتانـسيل در محـدوده ٢٥٠ ميلي ولت پايين پتانسيل مـدار بـاز، روي منحنـي کاتـدي انتخاب شد و خط کاتدي رسم گرديـد، هـم چنـين ، شـيب خطوط آندي و کاتدي بدست آمدند. از محـل تقـاطع ايـن خطوط پتانسيل خوردگي در محاسبات ، جريان خـوردگي، نرخ خوردگي و مقاومـت پلاريزاسـيون بدسـت آمدنـد کـه نتايج بدست آمده در جـدول ٣ درج شـده انـد. در منطقـه شروع منحني مطابق با انحلال آندي نمونه فـولاد دوفـازي همراه با افزايش نسبتاً کم پتانسيل آن است . هنگـامي کـه جريان به مقدار معيني ميرسد، آن را شدت جريان بحراني مينامند. در اين حالت ، شدت جريان بيش ترين مقدار را به خود ميگيرد که نشان دهنده روئين شدن نمونـه (منطقـه روئين ) است . هنگامي که جريان به گونـه سـريع و ناگهـاني کاهش يابد تا به مقدار بسيار کمي برسـد، افـزايش بعـدي پتانسيل روي شدت جريـان مـوثر نبـوده ، ولـي همـراه بـا افزايش ضخامت فيلم اکسيد مـيباشـد. در پتانـسيل هـاي بالاتر ممکن است اکسيژن متصاعد گردد. ايـن در صـورتي است که فيلم اکسيد داراي خاصيت هدايت الکتروني باشد.
در اين ناحيه ، مرحله انتقالي آغاز مي شود بـه گونـه اي کـه بخشي از فيلم اکسيد دوباره حل شده و در نتيجـه ، مقـدار خوردگي افزايش مييابد. افزايش پتانسيل ميتواند ناشي از تغيير غلظت و دماي الکتروليـت و ديگـر عوامـل محيطـي باشد.
٢- تحليل منحني پلاريزاسيون نمونه ها
با توجه به منحني هاي پلاريزاسيون شکل ٣ و داده هاي جدول ٣، پتانسيل مدار باز در ناحيه فلزات جوش نمونه هاي ١، ٢، ٣ و ٤ به ترتيب ٠.٥٢٨- ، ٠.٠٨٤ ، ٠.١٢٩- و ٠.١٧٢- (ولت ) است . نرخ خـوردگي بـراي ايـن نمونه ها نيز به ترتيـب ٠.٢٣٠ ، ٠.٠٠٤ ، ٠.٠٠٩ و ٠.٠٣٤ (mm.yr) ميباشد. اين مقادير نشان مي دهند که نمونـه ١ و ٢ به ترتيب داراي بيش تـرين و کـم تـرين مقـدار نـرخ خوردگي در اين ناحيه اسـت . بـه گونـه مـشابه بـر اسـاس منحنيهاي پلاريزاسيون شـکل ٤ و داده هـاي جـدول ٣، مشاهده ميشود که پتانـسيل مـدار بـاز در HAZ اتـصال نمونه هاي ١، ٢، ٣ و ٤ به ترتيب ٠.٥٤٥- ، ٠.٠٣٦ ، ٠.٢٢٥- و ٠.٢٥٥- (ولت ) است . نرخ خوردگي بـراي ايـن نمونه ها نيز بـه ترتيـب ٠.٢٦٠ ، ٠.٠٠٦ ، ٠.٠٩١ و ٠.١٤٠ (mm.yr) ميباشد. اين نشان ميدهد که نمونه ١ و ٢ بـه ترتيب داراي بيش ترين و کم ترين ميزان نرخ خـوردگي در ناحيه HAZ ميباشند. شکل ٥ مقايسه نـرخ خـوردگي در نواحي فلز جوش و HAZ نمونه هاست . ايـن شـکل نـشان ميدهد کـه نـرخ خـوردگي در HAZ نمونـه هـا از ناحيـه فلزات جوش آن ها بيش -تر بوده ، هم چنين ، نمونه هاي ١ و ٢ به ترتيب داراي بيش ترين و کم ترين مقدار نرخ خوردگي در نواحي ياد شده ميباشند. در ادامه به برخي از دلايل بروز اين نتايج اشاره شده است .
ب ) تحليل نتايج وضعيت خوردگي نمونه ها
در فولادهاي دوفازي، تشکيل آستنيت ثانويه بـيش تـر درفلز جوش و HAZ طـي جوشـکاري چنـد پاسـه رايـج است . اين عامل ميتواند بـه گونـه اي مـوثر تعـادل فريـت - آستنيت ريزساختار را تغيير دهد[١٠و١٣]. شواهدي وجود دارد که نشان مي دهد حضور آستنيت ثانويـه مقاومـت بـه خوردگي حفره اي را کاهش ميدهد زيرا جوانه زنـي حفـره ترجيحاً در فصل مشترک فريـت - آسـتنيت ثانويـه انجـام مي گيرد [١٤]. نسبت فريـت بـه آسـتنيت در فلـز جـوش بستگي به دو عامل ترکيب شيميايي فلز جـوش و سـرعت سرد شـدن دارد. سـرعت سـرد شـدن وابـسته بـه هـدايت حرارتي فلز و مقـدار حـرارت ورودي در حـين جوشـکاري بوده و افزايش حرارت ورودي باعـث کـاهش سـرعت سـرد شدن ميشود که نتيجه آن افزايش زمان تشکيل آسـتنيت به فريت است [١٥]. تصاوير ميکروسکوپ نوري ريزساختار فلز جوش ناشـي از فلـز پرکننـده ER2209 در شـکل ٦ نشان ميدهد که براي نمونه هاي جوشکاري شـده سـاختار متشکل از فاز فريت (زمينه )، آسـتينت (برجـسته ) بـوده و نسبت فاز فريت به فاز آستنيت از نمونه هاي ١ تـا ٤ رونـد افزايشي دارد. با توجه به اهميت نسبت فريت بـه آسـتنيت در فلز جوش ، در شکل ٧ مقادير اندازه گيري ميـزان فريـت فلز جوش به سه روش گوناگون با استفاده از دستگاه فريت اسکوپ ، دياگرام 1992-WRC و نـرم افـزاريClemex انجام شده است . نتيجه شکل ذکر شده براي نمونه هاي ١تا
٤ در هر سه روش بيـانگر رونـد افـزايش مقـدار فريـت بـا کاهش ميانگين حرارت ورودي نمونه هاست . براي 99 فولادهاي دوفازي به گونه معمول مقدار فريـت مطلـوب در فلز جوش و فلز پايه در محدوده ٣٠تـا ٦٥ و بـراي HAZ بين ٣٠ تا ٧٠ رصد حجمـي بـوده ، ولـي نتـايج برخـي از پژوهشگران مقـدار بهينـه فريـت را در محـدوه ٣٥ تـا ٦٥ درصد معرفي کرده اند[١٦و١٧]. با توجه بـه مطالـب گفتـه شده براي نمونه ١ که داراي بيشت رين حرارت ورود بـوده ، تشکيل آستنيت ثانويه به مقدار بيش تر باعث افزايش نـرخ خوردگي حفره اي در فلز جـوش و HAZ آن شـده اسـت .
نمونه ٢ با داشتن شرايط مطلوب همچون نسبت فاز فريـت به فاز آستنيت و سرعت سرد شدن مناسـب را مـيتـوان از جمله دلايل کاهش نرخ خوردگي براي اين نمونه برشـمرد. فولادهاي زنگ نزن دو فـازي داراي مقـدار نيتـروژن بـين ٠.٣٥-٠.٠٨ درصد وزني بوده که جهت بهبـود اسـتحکام و مقاومـت بـه خـوردگي حفـره اي آن هـا بکـار مـيرود[٩].
هم چنـين ، اگـر مقـدار فريـت در فلـز جـوش و HAZ در شرايط سرد کردن سريع ، زيـاد شـود، يـک واکـنش شـديد رسوب گذاري نيتريد در طي سرد شدن رخ ميدهد زيرا از حد حلاليـت فريـت (در حـدود oC ١٠٠٠) عبـور کـرده و نيتروژن زمان کافي براي جدا سـازي در آسـتنيت نداشـته که نتايج ايـن رسـوب گـذاري شـديد مـشابه تـاثير آن در آلياژهاي فريتي به گونه شاين توجهي، کـم شـدن انعطـاف پـذيري، چقرمگـي و مقاومـت بـه خـوردگي در فولادهـاي دوفازي است [١٠]. براي فولادهاي دوفـازي نتـايج تئـوري تاثير افزايش درصد فريت بر نرخ خوردگي در محـيط آبـي حاوي کلرايد و انرژي ضـربه در شـکل ٨ نـشان داده شـده است [١٦]. پروفيل ميکرو سختي و نتايج ماکرو سـختي از فلز جوش تا فلز پايه از قسمت سطح مقطع اتـصال جـوش نمونه هاي ١تا ٤ به ترتيب در شکل هاي ٩ و ١٠ نشان داده شده است . در دو روش بالا همان گونه که از شکل هاي ذکر شده مشاهده ميشود، در همه نمونـه هـا اعـداد سـختي از مرکز جوش تا HAZ و فلز پايه کاهش يافتـه بـه گونـه اي که کاهش اين روند در نمونه ها تقريباً ثابت است . ميـانگين سختي فلز پايه حدود ٢٤٥ ويکرز بدست آمـد. شـکل ١١، تصاوير ميکروسکوپ نوري را از فصل مشترک فلـز پايـه و فلز جوش براي نمونه اتصال ١ تـا ٤ کـه بـه ترتيـب داراي ميـانگين حـرارت ورودي kJ.mm ١.١٢، ١.٠٢ ، ٠.٩١ و ٠.٨٦ مي باشند، نشان ميدهـد. بـا مقايـسه ظـاهري ايـن تصاوير براي نمونه هاي ١ تا ٤، روند کاهش اندازه دانه هـاي فريت در مناطق متاثر از حرارت نسبت به فلـز پايـه ديـده مي شود. هم چنين ، در اين منطقه مقدار آستنيت کـم تـري نسبت به فلز پايه و فلز جوش بوجود آمده اسـت . ميـانگين پهناي ناحيـه HAZ بـراي نمونـه هـاي ١تـا ٤ بـه ترتيـب تقريباً ١٢٠، ١١٠، ٩٠ و ٥٠ ميکـرون بدسـت آمـد. بـراي فولادهـاي دوفـازي انـدازه دانه در HAZ و پهنـاي ايـن منطقه با افزايش حـرارت ورودي افـزايش مـييابـد. نتـايج برخي از پژوهش ها [١٦، ١٧و١٩] بيانگر اين موضوع اسـت که در فولادهاي دوفازي ٢٢٠٥، فاز فريـت در مقايـسه بـا فاز آستنيت ميزان سختي بيش تري داشته بـه گونـه اي کـه فاز فريت حدود ١٢ درصد از فاز آستنيت سـختي بـالاتري را نشان ميدهد. نتايج پژوهش هاي پژوهـشگراني همچـون وستن و ليائو [٢١و٢٢] حاکي از اين است که در فولادهاي دوفازي معمولاً سختي منطقه جـوش و HAZ نـسبت بـه فلز پايه بيش تر است . اين تا حدود زيـادي ناشـي از حجـم بيش تر فريت بوده ، اما تنش پسماند نيز ميتواند به عنـوان عامل کمک کننده ثانويه براي اين کار باشد. بـا اسـتفاده از اين مطلب افزايش سختي فلزات جوش و HAZ نمونه هاي ١ تا ٤ ميتواند بر اثر رشد دانه هـاي فـاز فريـت بـوده و از سوي ديگر، افـزايش تـنش پسماند ناشي از جوشکاري و افزايش سرعت سرد شدن نيز به عنوان عامـل کمکي [١ ]، باعث افزايش سختي و در پي آن افزايش نرخ خوردگي HAZ در اين نمونه ها شده است . نمونه ٤ داراي کم ترين حرارت ورودي و در پي آن افـزايش سـرعت سـرد شدن و رشد بيش تر فاز سخت فريت را داشته که ميتوانـد از دلايل افزايش بيش تر سختي نسبت بـه سـاير نمونـه هـا باشد. نتايج آزمايش ضربه شارپي از HAZ براي نمونه هاي ١ تا ٤ مربوط به اين پژوهش در دمايC ̊ ٢٧ انجـام شـده که در شکل ١٢ نشان داده شده است . با مقايسه اين نتايج روند کاهش انرژي ضربه نمونه ها همراه با افـزايش سـختي آن ها مشهود است . رسوب آستنيت ثانويه ميتواند به گونـه قابل ملاحضه اي چقرمگي جوش هاي رسـوب داده شـده را بهبود بخشيده [١٥] که اين دليلـي بـراي نتيجـه بالاسـت .
مقايسه نتايج آزمايش هاي ميکرو و مـاکرو سـختي سـنجي با مقدار انرژي ضربه انجام شده است و هم چنـين نزديکـي نتايج بالا با نمودارهاي خوردگي و چقرمگي شکل ٨، نشان دهنده تطابق نتايج تجربي ايـن پـژوهش بـا نتـايج تئـوري است .
نتيجه گيري
١) نتايج منحني هاي پلاريزاسيون سيکلي نشان دادند که براي ناحيه فلزات جوش نمونه هاي ١تـا ٤ کـه بـه ترتيـب داراي ميـانگين حرارت ورودي kJ.mm ١.١٢، ١.٠٢ ، ٩١.. و ٨٦.. ميباشند، نـرخ خـوردگي بـه ترتيـب ٠.٢٣٠ ، ٠.٠٠٤ ، ٠.٠٠٩ و ٠.٠٣٤ (mm.yr) است .
