Συγκόλληση και επιφανειακή κατεργασία διπλοφασικού ανοξείδωτου χάλυβα 2205 με δέσμη ηλεκτρονίων

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η μελέτη της επίδρασης μιας επιφανειακής κατεργασίας με δέσμη ηλεκτρονίων συγκολλήσεων διπλοφασικού ανοξείδωτου χάλυβα 2205 οι οποίες παράχθηκαν με την ίδια διεργασία. Η θερμική κατεργασία των συγκολλήσεων διπλοφασικού χάλυβα είναι απαραίτητη για την επαναφορά της ορθής αναλογίας φερρίτη/ωστενίτη η οποία διαταράσσεται έντονα κατά την συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων. Για τον καθορισμό της αποτελεσματικότητας της επιφανειακής κατεργασίας με δέσμη ηλεκτρονίων, παρόμοιες ενώσεις υποβλήθηκαν σε συμβατική θερμική κατεργασία στους 10500C, και χρησιμοποιήθηκαν ως αναφορά. Τεχνικές μεταλλογραφίας και μηχανικές δοκιμές χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της μικροδομής και των αντίστοιχων μηχανικών ιδιοτήτων των συγκολλήσεων πριν και μετά την θερμική κατεργασία. Τα αποτελέσματα μεταλλογραφίας έδειξαν ότι η αναλογία φερρίτη/ωστενίτη παρόμοια με αυτή που παράγεται με μια τυπική θερμική κατεργασία σε φούρνο μπορεί επίσης να επιτευχθεί με δέσμη ηλεκτρονίων. Η αντοχή σε εφελκυσμό έδειξε μεγάλη βελτίωση, πλησιάζοντας αυτήν μετά από θερμική κατεργασία σε φούρνο, ενώ η αντοχή σε κρούση επίσης βελτιώθηκε συγκρινόμενη με τις αρχικές συγκολλήσεις χωρίς κατεργασία, αλλά παραμένει χαμηλότερη από αυτήν των συγκολλήσεων μετά από θερμική κατεργασία σε φούρνο. Η αντοχή σε διάβρωση με βελονισμό καθώς και η εντοπισμένη διάβρωση των συγκολλήσεων μετά από επιφανειακή κατεργασία μελετήθηκαν με ηλεκτροχημικές μεθόδους και την χρήση διαλύματος χλωριδίου του σιδήρου. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τις συγκολλήσεις πριν και μετά από θερμική κατεργασία σε φούρνο κάτω από παρόμοιες συνθήκες. Τα πειράματα οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι μετά από μια επιφανειακή κατεργασία με δέσμη ηλεκτρονίων η αναλογία φερρίτη/ωστενίτη η οποία επιτεύχθηκε βελτίωσε την αντοχή σε διάβρωση με βελονισμό καθώς και την εντοπισμένη διάβρωση των συγκολλήσεων χωρίς κατεργασία, ενώ η συνολική συμπεριφορά πλησίασε αυτήν του μετάλλου βάσης.

The aim of present investigation is to study the effect of an electron beam surface treatment on 2205 duplex stainless steel joints produced by the same electron beam process. Heat treatment of the joints is necessary, in order to re-establish the ferrite/austenite balance, which is extremely disturbed during the electron beam welding process. For assessing the effectiveness of the electron beam surface treatment, similar weld joints were subjected to conventional furnace heat treatment at 10500C, and used as reference. Metallographic techniques and mechanical testing were used in order to assess the microstructure and corresponding mechanical properties of the as-welded and heat treated specimens. The metallographic results showed that an austenite/ferrite ratio approaching the one produced by a typical furnace post-weld heat treatment can also be achieved by heating locally the weld surface with an electron beam. At the same time the tensile properties show considerable improvement, approaching those obtained by means of a conventional furnace heat treatment, whereas the impact strength is also improved compared to the as welded specimen, but remains clearly lower than the one of the furnace heat treated weld. The pitting and localized corrosion resistance of electron beam welded and surface treated joints were studied by means of electrochemical methods and the use of ferrous chloride solution. The results were compared with as-welded and furnace heat treated specimens tested under similar conditions. These experiments lead to the conclusion that the austenite/ferrite ratio achieved after a postweld surface treatment using the electron beam source, enhanced the corrosion resistance of as-welded specimens. The pitting and localized corrosion properties were substantially improved and the overall behavior approached that of base metal.