ASTM G48 demir klorür oyuk korozyon testindeki anahtar değişkenler, dubleks paslanmaz çeliklerin kaynak prosedürü kalifikasyonu için testi daha tekrarlanabilir hale getirme yolları üzerinde durularak incelenmiştir. Test çözeltisinin oluşturulması, numune boyutu ve hazırlama yöntemi ve başarılı/başarısız kriteri dikkate alındı. Deneysel programın sonuçları, test çözeltisine Na2EDTA.2H2O eklenmesini, 25x50mm test yüzü boyutlarına ve 1200 grit yüzeyde taşlanmış kenarları olan numuneleri ve ≥20mg başarısızlık kriterini içeren önerilen bir test prosedürünü geliştirmek için kullanıldı. kilo kaybı veya çukurlaşmanın görsel olarak tanımlanması.
Son on yılda, ferritik/östenitik dubleks paslanmaz çelikler, özellikle açık denizde olmak üzere bir dizi uygulama için aday malzemeler olarak giderek daha fazla önerilmiştir. Bu, çekici genel/oyuklanma korozyonu ve stres korozyonu çatlama direncinin ve yüksek mukavemet/ağırlık oranının bir yansımasıdır. Bununla birlikte, dubleks paslanmaz çeliklerin aşındırıcı hizmetteki performansı genellikle kaynak özellikleri tarafından kontrol edilir ve sonuç olarak, kaynak prosedürü kalifikasyonu (WPQ) sırasında korozyon direncinin değerlendirilmesine vurgu yapılmıştır. WPQ amaçları için dubleks kaynakların korozyon direncini değerlendirmenin en popüler yolu, genellikle paslanmaz çeliklerin klorür ortamlarında oyuk korozyon direncini ele almak için tasarlanmış ASTM G48 yöntem A'yı izleyerek bir numunenin ferrik klorür çözeltisine daldırılmasıdır. Bu testin herhangi bir belirli hizmet ortamını temsil etmesi amaçlanmamakla birlikte, hızlıdır ve agresif ağırlıkça %6'lık sulu FeCl3 çözeltisinin, tıkalı bir çukur içindeki korozyon sonucu gelişebilecek ortama benzer olduğu kabul edilmiştir. Testin sonucu, basitçe, numunenin sabit bir sıcaklıkta belirli bir maruz kalma süresinden sonra çukurlaşma gösterip göstermediğine göre belirlenir. Aşamalı olarak daha yüksek sıcaklıklarda tekrarlanan maruz kalma ile kritik bir çukurlaşma sıcaklığı (CPT) belirlenebilir ve göreceli çukurlaşma direncinin bir ölçüsü olarak kullanılabilir. CPT, çukurlaşma saldırısına karşı direnç sırasına göre malzemeleri sıralama aracı olarak başarıyla kullanılmıştır. Bu yöntemin WPQ amaçları için bir kalite kontrol testi olarak kullanımı, gerekli bir minimum CPT seçilerek ve bu sıcaklıkta ayrı kaynak parçaları test edilerek elde edilir. Çukur oluşumu bu nedenle başarılı/başarısız kriteri olarak kullanılabilir. Böyle bir test, WPQ amaçları için çok uygundur, çünkü uygulanması nispeten hızlı ve basittir.
Ancak ASTM G48 Yöntem A, test için yalnızca ana hat ayrıntıları sağlar. Yüksek alaşımlı malzemeler ve özellikle uygun test sıcaklıklarını belirlemede ve diğer tüm göstergeler (örn. balans, mikro inceleme, sertlik vb.), kaynağın servis için uygun kalitede olduğunu gösterir.
Bu zorlukların üstesinden gelmek ve dubleks paslanmaz çeliklerde kaynaklı birleştirmelere uygun standart bir test tekniği geliştirmek için ana dubleks paslanmaz çelik ve kaynak sarf malzemesi üreticileri, imalatçılar, müteahhitler, petrol/gaz şirketleri ve şirketlerinden oluşan bir grup şirketin sponsorluğunda bir proje başlatıldı.
Önerilen Makale: Çelik sac malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
çelik rulo sac fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Deneysel Program
Mevcut WPQ uygulamalarına ilişkin bir anket, dubleks paslanmaz çeliklerin kullanımıyla potansiyel ilgisi olan 70'in üzerinde şirkete gönderildi. Bu anketten elde edilen bilgiler, standartlaştırılmış tekrarlanabilir bir demir klorür test yönteminde belirtilmesi gereken temel değişkenleri belirlemek için kullanıldı. Bunlar: (i) test çözeltisinin oluşturulması, (ii) test parçası kenarlarının ve test yüzünün hazırlanması ve (iii) geçti/kaldı kriteri idi.
Aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi başka önemli değişken tanımlanmıştır: (iv) test parçası boyutları, (v) maruziyetten sonra test parçası temizleme yöntemi ve (vi) test süresi.
İlk üç değişken, (i) UNS S31803'ü karşılayan 10 mm kalınlığında %22Cr dubleks paslanmaz çelik levha, (ii) aynı malzemede bir test kaynağı ve (iii) benzer bir dizi demir klorür daldırma testi gerçekleştirilerek incelenmiştir. UNS S32750'yi karşılayan %25Cr süper dupleks paslanmaz çelikten kalınlık plakası. Kaynak, baştan sona mekanize gaz tungsten arkı (GTA) işlemiyle, AWS A5.8 tip ER 2209'a uygun bir sarf malzemesi teli kullanılarak yapıldı.
Testler, uygun plaka veya kaynaklı parçadan kesilen kuponlar üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kupon genişliği 25 mm'ydi (uygun olduğunda kaynağın uzunluğuna paralel), kalınlık orijinal plaka kalınlığına eşitti ve 25, 50 ve 80 mm uzunluklar kullanıldı. Test yüzü ve yanları uygun bitiş için hazırlandı ve daha sonra kuponlar yağdan arındırıldı ve maruz kalmadan önce tartıldı. Her numune, seçilen başlangıç sıcaklığında (15°C ve 20°C kullanıldı) test çözeltisinin bir beherine (900 ml su içinde 100g FeCl3.6H20) yaklaşık 45°'lik bir açıyla yerleştirildi ve 23 saat bırakıldı. . Kuponlar daha sonra çözeltiden çıkarıldı, temizlendi (naylon kıllı bir fırçayla veya ultrasonik bir banyoda ovarak), kurutuldu, yeniden tartıldı ve düşük güçlü bir binoküler mikroskop altında çukurlaşma belirtileri açısından görsel olarak incelendi. Çukurları açmak için numune yüzeyinin sondalanmasına, birinin bilenmiş çelik alet kullanmasına izin verilen iki bağımsız operatörün kullanıldığı testler dışında izin verilmedi. İncelemeden sonra, her numune bir öncekinden 2.5°C daha yüksek bir sıcaklıkta taze solüsyon içeren bir behere yeniden daldırıldı. Bu prosedür, önemli miktarda ağırlık kaybedene (genellikle >100 mg) ve görünür çukurlaşma gösterene kadar her numune için tekrarlandı. Her numune için hem çukurların görsel olarak tanımlanması hem de ağırlık kaybı ölçümleri ile CPT değerleri elde edilmiştir.
İlk olarak, yaklaşık 45°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelen çözelti pH'ının değişmesi ve çözeltiden çökelme nedeniyle test çözeltisinin yapısı son yıllarda bazı tartışmaların konusu olmuştur. Çözeltiyi stabilize etmenin bir yolu, bir kompleks oluşturucu madde eklemektir. Uluslararası Kaynak Enstitüsü, çözeltiye 20g/l Na2EDTA.2H2O ilavesi yapma yaklaşımını sürdürmekte ve bunun kaynama noktasına kadar çökelmeyi önlediğini göstermiştir. Bu nedenle bu ilavenin kullanımı araştırılmıştır. Reaktif sınıfı kimyasallar ve kontrollü kalitede su (örn. ASTM D1193-91 Tip IV) kullanma ihtiyacı, solüsyonun tekrar üretilebilirliği için gerekli kabul edildi.
İkinci olarak, test yüzeyi (yani kaynak kökü) (i) düzleştirilmiş, (ii) fırçalanmış ve dekapaj edilmiş (%20HNO3 + %10 HF içinde) ile sistematik olarak değişen bir dizi test parçası hazırlanarak numune yüzey bitirmenin etkisi araştırılmıştır. suda) veya (iii) yağı alınmış ancak başka şekilde kaynaklı olarak. Test parçasının kenarları (i) 60 kumlu dönen aşındırıcı bant üzerinde pürüzlü zemin, (ii) 600 kumlu cilalı, (iii) 1200 kumlu cilalı, (iv) 1 µm cilalı manuel cilalı veya ( v) elektro cilalı.
Üçüncü olarak, geçti/kaldı kriteri, numunenin ağırlığı izlenerek ve her test maruziyetinden sonra numune yüzeylerinin görsel olarak incelenmesiyle değerlendirildi. Bazı testlerde, iki bağımsız operatör ayrı denetimler gerçekleştirdi.
Sonuçlar ve Tartışma
Başarılı/Başarısız Kriteri
Test verilerinin anlamlı bir şekilde değerlendirilebilmesi için öncelikle en uygun geçti/kaldı kriterinin dikkate alınması uygun olmuştur. Birden fazla maruziyet verilen bir numune için, demir klorür çözeltisinin sıcaklığına karşı ölçülen ağırlık kaybının tipik bir grafiğini göstermektedir. Çukur korozyonu, eğrinin sağ tarafında görüldüğü gibi, artan sıcaklıkla birlikte ağırlık kaybındaki hızlı artış ile ilişkilidir, ancak tarafında gösterildiği gibi küçük ağırlık kayıpları bunun bir sonucu olabilir. Oksit veya inklüzyon çözünmesi, bundan sonra malzeme yüzeyi pasifleşir ve daha fazla saldırı için stabil hale gelir. Bazen düşük maruz kalma sıcaklıklarında küçük bir ağırlık artışı ölçülmüştür (tipik olarak <1 mg).
Bir ferrik klorür testini değerlendirmenin en basit yolu, başarısızlığı oluşturan çukurlaşmanın olumlu görsel kanıtı ile görsel incelemedir. Bu, çok küçük çukurlar (sadece birkaç miligram ağırlık kaybıyla ilişkili) bile optik olarak, örn. Bununla birlikte, çukurlaşma ilerledikçe, bunu ağırlıklı olarak yüzey altı korozyonu ile yapar ve genellikle yüzeye çok küçük bir açıklığı olan büyük bir boşluk oluşturur. Düzensiz olan ve belki de kaynak durumunda yapışan oksitlere sahip olan bir kaynağın yüzeyinde bu tür özelliklerin gözlemlenmesi, ana malzemeye göre çok daha zordur. Bu zorluk, kaynak ucu tarafından oluşturulanlar gibi herhangi bir geometrik çentik veya yarıkta oyuklanmanın başlama eğiliminde olması gerçeğiyle daha da artar. Bir kaynak yüzeyindeki çukurlar için algılama oranlarını arttırmanın bir yolu, keskinleştirilmiş bir pim ile sondalamaya izin vermektir, ancak bu, yüzeyde çukurlaşma ile karıştırılabilecek hasara neden olabilir.
Sponsor Grubu'nun deneyimlerine göre, kaynaklı numuneler, tek başına oksit/inklüzyon çözünmesinin bir sonucu olamayacak olan önemli kilo kaybı için bile çoğu zaman görsel olarak çukurlaşma belirtisi göstermez. Sonuç olarak, bir ağırlık kaybı başarılı/başarısız kriteri, özellikle kaynaklar için arzu edilir olarak kabul edildi ve böylece görsel incelemede yer alan öznelliği ortadan kaldırdı. Bununla birlikte, tüm ilgili taraflarca geniş çapta kabul edilecek bir kilo verme kriterinin tanımlanmasında zorluk vardır. Seviyeyi (i) çukurlaşmanın başladığından emin olmak için yeterince yüksek, (ii) belirgin çukurlaşma olan numunelerin testi geçemeyeceği kadar düşük ve (iii) sıcaklık için o kadar yüksek olmayacak şekilde ayarlamak arasında bir denge sağlanmalıdır. Belirtilen kilo kaybı elde edilmeden önce çukurlaşma başlangıcı büyük ölçüde aşılır. Açıkçası, 'doğru' bir rakam mevcut değil.
Çukurlaşma ilk kez görsel olarak gözlemlendiğinde ölçülen kilo kaybı ile çukurlaşmanın yeri arasındaki korelasyon üzerine bir çalışma yapılmıştır. Bu çalışmanın sonuçlarını özetlemekte ve düz, hazırlanmış yüzeyler üzerinde gelişen çukurların tanımlanması ile bir kaynak kökü veya kap üzerinde gelişen çukurların tanımlanması arasındaki belirgin farkı göstermektedir. Düz bir yüzey üzerinde ilk görsel oyuklanma belirtisi gösteren örneklerin üçte ikisi, ≤50mg ağırlık kaybı için ve üçte biri ≤ 20mg ağırlık kaybı için bunu yaptı. Kaynak profili bozulmamış yüzeylere saldırı için, çukurlaşma tipik olarak yalnızca ağırlık kaybı ≥ 90 mg olduğunda ve bağımsız operatörler genellikle bireysel numuneler üzerinde farklı görsel değerlendirmeler yaptığında tespit edildi. Bazı durumlarda, bir operatör diğerinden iki sıcaklık adımı önce çukurlar bildirdi. Görünür çukurlaşma ile ilişkili en düşük ağırlık kaybı 4 mg (düz bir yan yüzde) ve en yüksek kararlı ağırlık kaybı (yani belirli bir maruziyetten sonra kaydedilen ancak daha yüksek sıcaklıkta bir sonraki maruziyet sırasında artmayan) 12 mg idi. Bir kaynak yüzeyindeki küçük çukurların güvenilir bir şekilde görsel olarak gözlemlenmesinin özellikle zor olduğu, ancak ağırlık kaybı yaklaşık 20 mg'a ulaştığında bir numunede çukurlaşmanın fiilen geliştiği sonucuna varıldı. Bu nedenle, incelenen türdeki kaynaklar için uygun bir başarılı/başarısız ağırlık kaybı kriteri olarak 20mg seçilmiştir. Ancak, bunun bir üst sınır olarak kabul edildiğine dikkat edilmelidir, yani çukur başlangıcı 20mg kilo kaybında değil, 20mg kilo kaybının altında gerçekleşir. Ayrıca Sponsor Grubu tarafından, başarısızlık oluşturan 20 mg ağırlık kaybından önce çukurların tanımlanmasıyla birlikte görsel muayenenin kullanılması gerektiği, ancak bunun birçok kaynak türü için olası olmadığı konusunda da anlaşmaya varıldı. Bununla birlikte, iyi profilli asitle kaplanmış kaynaklar için, 20 mg'dan daha az ağırlık kaybında çukurlaşmanın görsel olarak tanımlanabileceği kabul edildi.
Bu kriterin kullanımı için potansiyel olarak uygun olmayan bir dizi spesifik kaynak türü tanımlanmıştır, yani, (i) kapak veya dolgudan daha yüksek oyuklanma direncine sahip bir kök paso ile yapılan kaynaklar, böylece numune kenarlarında, yani dış kısımda oyuklanma meydana gelir. (ii) inklüzyonların çözünmesinin çukurlaşmayı başlatmadan önemli ağırlık kaybına yol açabileceği döküm malzemedeki kaynaklar ve (iii) oksit kaybının oluşabileceği aşırı derecede oksitlenmiş kaynaklar 20 mg'ın üzerinde kilo kaybı. Bu özel durumlar not edilirken, tek bir geçti/kaldı kriterinin gerekliliği kabul edildi. Müşteri bunun uygun olduğunu kabul ederse ve (ii) ve (iii) maddelerinin önemli bir kilo kaybı olarak 20mg kriteri tarafından kapsanması gerektiği takdirde, (i) maddesinin yalnızca görsel değerlendirme kullanılarak ele alınabileceği hissedildi. ferrik klorür testinde bir endişe kaynağı olmalıdır, çünkü oyuklaşmanın meydana geldiğini olumlu olarak göstermese bile çukurun başlamasına yol açabilecek bir olayı temsil edebilir.
Test Çözeltisinin Hazırlanması
Test çözeltisinde Na2EDTA.2H2O kullanımı, ilaveli ve eksiz çözeltilerdeki testlerin karşılaştırılmasıyla değerlendirildi. Veriler, daha düşük sıcaklıklarda (yani %22 Cr dubleks paslanmaz çelik için) çukurlaşma için iki çözümün çok benzer sonuçlar verdiğini, oysa daha yüksek sıcaklıklarda (yani %25Cr süper dubleks paslanmaz çelik için) Na2EDTA.2H2O içeren solüsyonun daha düşük verdiğini göstermektedir. CPT değerleri, yani ekleme yapıldığında çözüm görünüşte daha agresifti. İlave, 50°C'nin üzerindeki çökelmeyi önlemede etkiliydi; bu, modifiye edilmiş çözeltinin daha yüksek sıcaklıklarda daha aşındırıcı doğası ile tutarlı ve önceki bulgularla uyumluydu. Çökelmeyi önlemek ve testin tekrarlanabilirliğini arttırmak için ilavenin tavsiye edilmesi gerektiği sonucuna varıldı.
Test Parçasının Hazırlanması
Çeşitli yüzey finişlerine sahip test parçalarından elde edilen sonuçlar özetlenmiştir. İlk olarak, test yüzü için, çeşitli finisajların karşılaştırılması, CPT'leri fırçalanmış ve asitle kaplanmış > kaynaklı > taşlanmış düz olarak göstermiştir. Ölçülen en yüksek ve en düşük CPT'ler arasındaki fark ortalama olarak 5°C civarındaydı ve bu, kaynak yüzeyinin cilasına dayalı olarak test sonuçlarında belirgin bir sapma olduğunu gösteriyordu. Sponsor Grubu tarafından, test yüzeyi yüzey cilasının herhangi bir tekrarlanabilir prosedürde belirtilmesi gerektiğine ve yağ gidermeye izin verilmesi dışında en uygun koşulun 'hizmet için hazırlandığı gibi' olacağına karar verildi.
İncelenen cilaların hiçbiri yanlarda çukurlaşmaya karşı bağışıklık sağlamadı, bu nedenle çukurlaşmayı en aza indirmek ve kabul edilebilir bir numune hazırlama süresine sahip olmak arasında bir uzlaşma arandı. En uygun olarak 1200 kumlu bir yüzey seçilmiştir. Numune kenarlarında çukurlaşmanın herhangi bir testin potansiyel bir sonucu olduğu kaydedildi. Hangi numune yüzlerinin teste tabi tutulduğunu (ör. kök, kapak) belirtme ihtiyacı da kabul edildi, böylece test edilmeyen herhangi bir yüze (genellikle kenarlar ve belki de kapak) saldırı testi geçersiz kılacak ve yeniden test yapılmalıdır. gerçekleştirildi.
Diğer Faktörler
Kaynak alanı:ana malzeme alanı oranının etkisini araştırmak için farklı boyutlarda numuneler üzerinde testler yapıldı. Farklı numune boyutları için test sonuçlarında önemli bir değişiklik kaydedilmedi. 25x50mm'nin uygun bir test yüzeyi boyutu olduğu, ancak numune boyutundaki tek ilgili sınırlamanın, diğer tüm test gereksinimlerinin karşılanabileceği şekilde olması gerektiği konusunda Sponsor Grubu tarafından kabul edildi. Özellikle, ±1 mg'dan daha iyi bir doğrulukla tartma ihtiyacı ve birçok laboratuvar terazisinin 200 g maksimum ağırlık sınırlaması, çoğu durumda 200 g'nin uygun bir numune üst sınırı olacağını düşündürmektedir. Ancak, uygun doğrulukta daha yüksek bir kapasite terazisi mevcutsa, bu sınır buna göre artacaktır.
Maruz kaldıktan sonra fırçalama ve ultrasonik temizlemenin karşılaştırılması, fırçalamanın bazı durumlarda çukurların açılmasına yardımcı olduğunu gösterdi, ancak iki teknik için ağırlık kaybında çok az fark kaydedildi. Ovma, iki temizleme tekniğinden en basiti olduğu için Sponsor Grup tarafından en uygunu seçildi.
Test süresi de bir tartışma konusu olmuştur, çünkü uzun süreli maruz kalma daha belirgin çukur oluşumuna izin verebilir ve böylece görsel çukur tanımlamasını basitleştirebilir. Ancak proje sponsorlarından biri tarafından sağlanan veriler, dubleks paslanmaz çelikler üzerinde yapılan testler için sürenin 72 saate uzatılmasında belirgin bir avantaj kaydedilmediğini gösterdi. Bu nedenle, 24 saatlik maruz kalma, WPQ amaçları için en uygun olarak kabul edildi.
Özet
Demir klorür testini standartlaştırmanın yollarını araştırmak ve böylece kaynak prosedürü kalifikasyon amaçları için tekrarlanabilirliğini geliştirmek için Grup Sponsorlu bir Proje gerçekleştirilmiştir. Bir dizi demir klorür testinde incelenen testteki değişkenliğin temel alanlarını belirlemek için bir anket kullanıldı ve sonuçlar, şu anda ücretsiz olarak temin edilebilen önerilen bir test prosedürünü açıklayan bir belge yazmak için kullanıldı. Aşağıdakiler, önerilen prosedürün temel özellikleridir.
Test numunesinin kenarları 1200 grit finisaj için hazırlanmış olmalı ve test yüzü 'servis için hazırlandığı gibi' olmalıdır.
Test solüsyonu reaktif dereceli kimyasallar, kontrollü saf su ve Na2EDTA.2H2O ilavesiyle yapılmalıdır.
Test öncelikle kilo kaybı temelinde değerlendirilmelidir ve ≥20mg başarısızlık oluşturur. Sponsor Grup, görsel bir incelemenin uygun olduğu ve çukurların görsel olarak tanımlanmasının da başarısızlığı temsil etmesi gerektiği konusunda hemfikirdi.
