Μελέτη της τάσης για διάβρωση συγκολλήσεων ανοξείδωτου χάλυβα 316L με χρήση ηλεκτροχημικών μεθόδων

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρήθηκε η μελέτη της προδιάθεσης για διάβρωση των συγκολλήσεων ανοξείδωτων χαλύβων 316L. Η διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Ναυπηγικής Τεχνολογίας της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Για την αποτίμηση της προδιάθεσης εφαρμόστηκαν ηλεκτροχημικές μέθοδοι, Γραμμική Πόλωση (Linear Polarization) και Ανοδική Πόλωση (Anodic Polarization) με ηλεκτρολύτη 3,5% κ.ό.NaCl. Οι ηλεκτροχημικές μετρήσεις εφαρμόστηκαν αρχικά σε συγκολλημένο έλασμα ανοξείδωτου χάλυβα 316L, πάνω στο οποίο επικολλήθηκαν ηλεκτροχημικά κελιά από πλαστικό, επιφάνειας ~12cm2, στις διαφορετικές περιοχές του ελάσματος : ζώνη τήξης, μέταλλο βάσης, θερμικά επηρεασμένη ζώνη. Όταν ολοκληρώθηκαν οι ηλεκτροχημικές μετρήσεις, από τα ίδια ακριβώς σημεία διαμορφώθηκαν, κόπηκαν και λειάνθηκαν δοκίμια και πραγματοποιήθηκαν ηλεκτροχημικές μετρήσεις με τις ίδιες μεθόδους σε ηλεκτροχημικό κελί τύπου Flat Cell, για επιφάνεια δοκιμίου 1cm2, στον ίδιο ηλεκτρολύτη. Παράλληλα μελετήθηκε μεταλλογραφικά η δομή του υλικού, με τις μεθόδους της οπιτικής μικροσκοπίας, της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης και της μικροσκληρότητας, ενώ μετά την ολοκλήρωση όλων των ηλεκτροχημικών μετρήσεων μελετήθηκε η μορφολογία της διάβρωσης με οπτκή μικροσκοπία και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. Από τα πειράματα προέκυψε ότι η ζώνη τήξης εμφανίζει στις συγκολλήσεις αυτές τον υψηλότερο ρυθμό διάβρωσης, με τη μορφή περικρυσταλλικής διάβρωσης. Οι καμπύλες της ζώνης τήξης είναι τυπικές καμπύλες ανοδικής διάλυσης μετάλλου. Το μέταλλο βάσης παθητικοποιείται, ενώ όταν το παθητικό στρώμα αστοχήσει η διάβρωση που εμφανίζεται είναι διάβρωση με βελονισμούς. Σε κάθε περίπτωση το έλασμα παρουσιάζει υψηλότερους ρυθμούς διάβρωσης από τα πειράματα στα μεμονωμένα δοκίμια. Η παρούσα εργασία αποτελείται από δύο μέρη, το θεωρητικό και το πειραματικό. Στο θεωρητικό μέρος γίνεται αναφορά στο φαινόμενο της διάβρωσης και της διάβρωσης των συγκολλήσεων ανοξείδωτων χαλύβων, ενώ στο πειραματικό μέρος παρατίθενται τα αποτελέσματα των εργαστηριακών μετρήσεων. Στο παράρτημα παρατίθενται επίσης, όλα τα αποτελέσματα των ηλεκτροχημικών μεθόδων.

The aim of this dissertation is the study of corrosion’s tendency of stainless steel’s welds (316L) in NaCl 3,5% solution. The dissertation was accomplished in the Shipping Technology Laboratory of the Department of Naval Architecture and Marine Engineering, NTUA. For the evaluation of the corrosion behavior two electrochemical methods were employed: Linear Polarization and Anodic Polarization with 3,5% .NaCl as electrolyte. Initially the electrochemical experiments were conducted on the welded plate, using plastic tubes (surface ~12cm2) as electrochemical cells, fitted on the different areas of the plate : fusion zone, heat affected zone, base metal. When these experiments were completed, the same electrochemical experiments were performed on specimens, cut from the same spots of the plate, using flat cell type, 1cm2 surface, in the same electrolyte. Except for the electrochemical experiments, the specimens were examined concerning the microstructure and the microhardness in the different welding zones, as well as the corrosion morphology employing scanning electron microscopy. The experiments proved that the fusion zone presents the higher corrosion rate, as intergranular corrosion. The curves in the fusion zone are typical of anodic dissolution. The parent metal presents passive behavior, and when the passive layer fails we can observe typical pitting corrosion. Comparing the experiments on the plate with the experiments in the cell, we concluded that in the plate the corrosion rate is much higher. The dissertation consists of two parts : in the first part issues like the corrosion of stainless steel and their weldments are presented, while in the second part one can find the experimental methods, the results and discussion and the conclusions.