Συγκολλήσεις ανοξείδωτων υπερ-διπλοφασικών χαλύβων (superduplex) με την μέθοδο του μεταφερόμενου τόξου πλάσματος
Authors: Μηγιάκης Κωνσταντίνος 
Published: January 2014

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάται η συγκόλληση του ανοξείδωτου υπερ-διπλοφασικού χάλυβα UNS 32760 με την μέθοδο του μεταφερόμενου τόξου πλάσματος (PTA). Βασικός στόχος της διατριβής είναι η εύρεση κατάλληλων παραμέτρων για την συγκόλληση του υλικού με διάφορες τεχνικές της μεθόδου PTA, ώστε τα συγκολλημένα δοκίμια να έχουν ιδιότητες και μικροδομή το δυνατόν πλησιέστερες στις ιδιότητες και τη μικροδομή του αρχικού υλικού. Αρχικά περιγράφεται η πειραματική διαδικασία και τα αποτελέσματά της που αφορά την εξέταση του ανοξείδωτου υπερ-διπλοφασικού χάλυβα UNS 32760. Αρχικά μελετήθηκε η μικροδομή και οι ιδιότητες του υλικού και στη συνέχεια μελετήθηκε η συμπεριφορά του σε υψηλές θερμοκρασίες. Το υλικό εκτέθηκε στους 550, 650, 750 και 850 οC. Η μελέτη της μικροδομής έδειξε ότι από τους 650 οC και πάνω λαμβάνουν χώρα δομικοί μετασχηματισμοί στην μικροδομή του υλικού, όπου παρατηρείται η κατακρήμνιση διάφορων φάσεων. Με την μελέτη των μηχανικών και των αντιδιαβρωτικών ιδιοτήτων του υλικού παρατηρήθηκε ο βαθμός στον οποίο επηρρεάζουν οι κατακρημνιζόμενες φάσεις τις ιδιότητες του υλικού. Στησυνέχεια περιγράφεται η πειραματική διαδικασία για την εύρεση των βέλτιστων παραμέτρων για την συγκόλληση του κράματος με την τεχνική plasma melt-in. Τα κριτήρια που καθορίστηκαν για τον καθορισμό των βέλτιστων παραμέτρων ήταν οι ατέλειες της συγκόλλησης, η μικροδομή των συγκολλημένων δοκιμίων και η αντοχή τους στην διάβρωση με βελονισμούς. Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα που αναλύθηκαν οι συνδυασμοί παραμέτρων που δίνουν τα πιο ικανοποιητικά αποτελέσματα είναι εντάσεις ρεύματος 80 με 100 Α για ταχύτητα της τάξης των 120 mm/min και εντάσεις 110 και 120 Α για ταχύτητα της τάξης των 180 mm/min. Στο επόμενο κεφάλαιο περιγράφεται η επίδραση του αζώτου και του νικελίου στις ιδιότητες του συγκολλημένου υλικού με την τεχνική plasma melt-in. Με βάση τα αποτελέσματα του προηγούμενου κεφαλαίου επιλέχθηκαν οι παράμετροι για την μελέτη που περιγράφεται στο κεφάλαιο 6. Μελετήθηκε η επίδραση του αζώτου και του νικελίου στην μικροδομή, τις μηχανικές ιδιότητες και την αντοχή στη διάβρωση του συγκολλημένου υλικού. Επίσης μελετήθηκε και η απορρόφηση του αζώτου μέσω του τόξου πλάσματος. Τα πιο ικανοποιητικά αποτελέσματα τα έδωσαν τα δοκίμια τα οποία συγκολλήθηκαν με μίγμα 98%Ar-2%Ν. Στο τελευταίο κεφάλαιο περιγράφεται η συγκόλληση του υλικού με την τεχνική plasma keyhole. Αρχικά έγινε προσδιορισμός των βέλτιστων παραμέτρων (όσον αφορά την ένταση του ρεύματος, την ροή του πλασμογόνου αερίου, το μήκος του τόξου και την ταχύτητα συγκόλλησης) για την συγκόλληση του υλικού με την τεχνική keyhole. Ύστερα επιλέχθηκαν οι παράμετροι που έδωσαν τα πιο ικανοποιητικά αποτελέσματα και έγιναν συγκολλήσεις με καθαρό αργό και με μίγμα αργού και 2%αζώτου. Η μελέτη της μικροδομής και των ιδιοτήτων των συγκολλημένων δοκιμίων έδειξε ότι η συγκόλληση με την τεχνική plasma keyhole του ανοξείδωτου διπλοφασικού χάλυβα UNS 32760 δίνει πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα, πιο βελτιωμένα σε σύγκριση με την συγκόλληση του υλικού με την τεχνική plasma meltin