Propriétés mécaniques et comportement à la corrosion des soudures duplex en acier inoxydable utilisant de nouvelles électrodes

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 22405 (2022) Citer cet article

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Les propriétés mécaniques et de corrosion des structures soudées en acier inoxydable duplex (DSS) sont d'une importance primordiale dans de nombreuses applications d'ingénierie. La recherche actuelle étudie les propriétés mécaniques et l'intégrité à la corrosion des soudures duplex en acier inoxydable dans un environnement simulé de NaCl à 3,5 % à l'aide de nouvelles électrodes spécialement développées sans ajout d'éléments d'alliage aux échantillons de flux. Deux types différents de flux ayant des indices de basicité de 2,40 et 0,40 ont été utilisés pour revêtir respectivement les électrodes E1 et E2 pour le soudage de plaques DSS. La stabilité thermique du flux formulé a été évaluée par analyse thermogravimétrique. La composition chimique, par spectroscopie d'émission optique, ainsi que les propriétés mécaniques et de corrosion des joints soudés ont été évaluées selon différentes normes ASTM. La diffraction des rayons X a été utilisée pour déterminer les phases présentes dans les joints soudés DSS, tandis qu'un électron à balayage équipé d'EDS a été utilisé pour l'examen microstructural des soudures. La résistance à la traction ultime des joints soudés réalisés à l'aide de l'électrode E1 était comprise entre 715 et 732 MPa et celle de l'électrode E2 était comprise entre 606 et 687 MPa. La dureté a été augmentée avec l'augmentation du courant de soudage de 90 à 110 A. Le joint soudé avec électrode E1 recouverte de flux basique présente de meilleures propriétés mécaniques. La structure en acier dans un environnement NaCl à 3,5 % possède une résistance substantielle aux attaques de corrosion. Cela valide les performances des joints soudés réalisés par l'électrode nouvellement développée. Les résultats sont discutés sur la base de l'appauvrissement des éléments d'alliage tels que Cr et Mo observés dans les soudures avec les électrodes enrobées E1 et E2 ainsi que de la précipitation du Cr2N dans les joints soudés réalisés par les électrodes E1 et E2.

Historiquement parlant, la première référence formelle aux aciers inoxydables duplex (DSS) a été faite en 1927 et limitée à certaines pièces moulées et n'a pas été utilisée dans la plupart des applications d'ingénierie en raison de leur teneur élevée en carbone1. mais la teneur en carbone a ensuite été réduite jusqu'à 0,03 % en standard et ces aciers sont progressivement largement utilisés pour plusieurs applications2,3. Les DSS sont une famille d'alliages qui contiennent des quantités à peu près égales de ferrite et d'austénite. Il a été révélé que la phase ferrite dans les DSS offrait une protection exceptionnelle contre la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) induite par les chlorures, qui constitue une préoccupation importante pour les aciers inoxydables austénitiques (ASS), au cours du XXe siècle. La demande de DSS, en revanche, augmente à un rythme allant jusqu'à 20 % par an dans plusieurs industries d'ingénierie et autres4. Cet acier innovant, qui présente une constitution biphasée austénite-ferrite, peut être obtenu grâce à la sélection de compositions appropriées, d'affinage physico-chimique et thermo-mécanique. Par rapport à la nuance d'acier inoxydable monophasé, les DSS ont une limite d'élasticité plus élevée et une capacité exceptionnelle à résister au SCC5,6,7,8. Dans les environnements difficiles contenant des acides, des chlorures d'acide, de l'eau de mer et des produits chimiques caustiques, la structure à deux phases confère à ces aciers une résistance, une ténacité et une résistance à la corrosion améliorées9. Les structures DSS, en particulier celles à faible teneur en nickel (DSS maigre), ont enregistré de nombreuses réalisations exceptionnelles par rapport au fer cubique à faces centrées (FCC) en raison de la fluctuation annuelle des prix des alliages de nickel (Ni) sur le marché général10,11. Le principal problème des structures ASS est qu’elles sont vulnérables à diverses conditions difficiles12. En conséquence, divers secteurs et entreprises d'ingénierie tentent de promouvoir des aciers inoxydables de remplacement à teneur réduite en nickel (Ni) qui fonctionnent aussi bien, voire mieux, que les ASS traditionnels ayant des caractéristiques de soudabilité appropriées, avec une application dans des domaines industriels tels que la fabrication d'échangeurs de chaleur à eau de mer. et des conteneurs de produits chimiques destinés à être utilisés dans des environnements contenant des concentrations élevées de chlorures13.