Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn bề mặt của tấm composite thép titan trong nước biển mô phỏng
Tấm composite thép titankết hợp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của vật liệu titan với ưu điểm là độ bền cao và giá thành thấp của thép, đồng thời là vật liệu kết cấu không thể thiếu cho các thiết bị chống ăn mòn như bình chịu áp lực, bình phản ứng hóa học, bộ trao đổi nhiệt và đường ống vận chuyển dầu khí.
Hàn là phương tiện chính để sản xuất tấm composite thép titan và chất lượng hàn ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của tấm composite. Việc hàn các tấm composite bằng thép titan thuộc loại hàn vật liệu không giống nhau. Hiện nay, tấm composite thép titan thương mại ở Trung Quốc hầu hết được hình thành bằng phương pháp hàn nổ. Do nhiệt độ cao tức thời và lực tác động mạnh do vụ nổ tạo ra, có thể xuất hiện các khuyết tật hàn như tạp chất, lỗ chân lông và vết nứt tại giao diện khớp của tấm composite. Trong những năm gần đây, hàn laser sử dụng chùm tia laser mật độ năng lượng cao làm nguồn nhiệt đã phát triển nhanh chóng do ưu điểm là nhiệt đầu vào cục bộ mạnh, phạm vi tác động nhiệt nhỏ và khả năng kiểm soát tốt. Đặc biệt với công nghệ sản xuất bồi đắp bằng laser, việc hàn nóng chảy các vật liệu thép titan khác nhau trở nên khả thi bằng cách thêm một lớp chuyển tiếp trung gian. Dựa trên công nghệ sản xuất bồi đắp bằng laser cấp bột, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công tấm composite thép titan có tính chất cơ học đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia GB/T 8547-2019
Yêu cầu tấm composite thép titan TA2/S30408.
Tấm composite bằng thép titan được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt và các yếu tố môi trường khắc nghiệt có thể đẩy nhanh sự phá hủy cấu trúc hàn của tấm composite. Thất bại ăn mòn là một trong những dạng thất bại phổ biến của nó. Một khi tấm composite bằng thép titan bị hỏng, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của thiết bị và gây ra mối đe dọa cho an toàn cá nhân và tài sản.
Xuất phát từ quy trình chế tạo tấm composite thép titan, bài báo nghiên cứu khả năng chống ăn mòn bề mặt của tấm composite thép titan hàn nổ, tấm composite thép titan chế tạo phụ gia và tấm composite phụ gia giảm ứng suất sử dụng dung dịch nước biển NaCl 3,5% mô phỏng làm vật liệu. môi trường ăn mòn.
Vật liệu và phương pháp thí nghiệm
Có ba phương pháp so sánh và phân tích khả năng chống ăn mòn của lớp phủ bề mặt
Tấm composite thép titan.
(1) Tấm tổ hợp nổ được ủ TA2/Q345R;
(2) Tấm composite sản xuất bồi đắp gốc TA2/S30408 (bao gồm lớp trung gian Cu);
(3) Tấm composite được sản xuất phụ gia TA2/S30408 sau khi ủ giảm ứng suất (300 độ, cách nhiệt 4 giờ).
Sử dụng máy cắt dây để cắt mẫu điện hóa (cỡ mẫu 5 mm × 10 mm × 5 mm), rửa mẫu bằng cồn khan và thổi khô. Bề mặt của mẫu không thử nghiệm được hàn vào dây đồng, đảm bảo tiếp xúc tốt. Sau đó, mẫu thử được đặt úp xuống khuôn nhúng nguội và cuối cùng, nhựa epoxy được đổ vào khuôn để đóng rắn và đúc khuôn. Sau khi tháo khuôn, bề mặt của mẫu được đánh bóng bằng giấy nhám kim loại 5-20 μm (từ thô đến mịn) trên máy nghiền nước, được đánh bóng bằng dung dịch kim cương 1 μm và huyền phù alumina 0.3 μm , rửa sạch bằng cồn khan và sấy khô để sử dụng sau. Thử nghiệm hiệu suất điện hóa được tiến hành bằng cách sử dụng máy trạm điện hóa (CHI660E) có hệ thống điện cực 3-. Điện cực làm việc là lớp titan trên bề mặt thử nghiệm của mẫu, điện cực đếm là điện cực than chì và điện cực tham chiếu là điện cực calomel bão hòa (SCE). Môi trường ăn mòn là dung dịch NaCl 3,5% và thể tích dung dịch ăn mòn cho mỗi nhóm mẫu không nhỏ hơn 100 mL. Thực hiện kiểm tra đường cong phân cực và trở kháng AC sau khi điện thế ổn định. Biên độ của thử nghiệm trở kháng AC là 5 mV và tần số quét được kiểm soát trong khoảng từ 0,1 Hz đến 10 kHz. Quá trình quét đường cong phân cực bắt đầu ở mức 50 mV dưới khả năng tự ăn mòn và kết thúc ở mức 1,5 V, với tốc độ quét là 5 mV/s. Cuối cùng, sử dụng cân điện tử để cân mẫu trước và sau khi ăn mòn, đồng thời tính toán tốc độ ăn mòn bằng phương pháp giảm khối lượng.
