Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
ผลของไทโอซัลเฟตในน้ำทะเลเทียมต่อพฤติกรรมการกัดกร่อนของ 25Cr-3Ni-7Mn-0.66N เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กเกรดใหม่
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
Gobboon Lothongkum
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Metallurgical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมโลหการ)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Metallurgical and Materials Engineering
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.332
Abstract
In this research, the 25Cr-3Ni-7Mn-0.66N new duplex stainless steel (DSS) was fabricated by the vacuum arc re-melting (VAR) process, then deformed by hot-forging process, and subsequently heat-treated at 1250°C for 1 hr + water quenched + 1050°C for 1.5 hr + water quenched., based on the calculation of the phase diagram by Thermo-Calc software. The material characterisations and chemical compositions were examined by various methods. The corrosion behaviours of the new duplex in artificial seawater (ASW) after ASTM D1141 and in artificial seawater mixing with thiosulfate was studied at 25°C and compared with that of the 2205 standard DSS by electrochemical methods. The final microstructures are ferrite and austenite. The phase ratio of ferrite to austenite is 59:41. The secondary phases were not found in the new duplex grade. The electrochemical test results show that the corrosion behaviours of the new duplex grade were better than that of 2205 DSS in the ASW, but it was reversed in the acidified ASW mixing with thiosulfate. According to the Polarisation and Electrochemical Impedance Spectroscopy test results, it is found that the corrosion behaviours on both duplex grades were more deteriorated when increasing the thiosulfate concentration in the acidified ASW mixing with thiosulfate. The pitting resistance of ferrite is lower than that of austenite since the pit exhibits in ferrite. It is confirmed by the PREN16 calculation results of ferrite and austenite. The Mott-Schottky analysis showed the bi-layer structure of the passive film in both the ASW and the acidified ASW mixing with thiosulfate. The passive film structure consists of the p-type semiconductor inner layer and the n-type semiconductor outer layer. In the ASW, the densities of cation and anion vacancies in the inner and outer layer of new duplex steel are lower than that of 2205 DSS, respectively. However, in the acidified ASW mixing with thiosulfate, the densities of cation and anion vacancies in the inner and outer layer of new duplex steel are higher than that of 2205 DSS, respectively. The corrosion behaviours of two duplex grades in both the ASW and the acidified ASW mixing with thiosulfate were discussed based on the Pourbaix diagram and the Point Defect Model (PDM).
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ในงานวิจัยนี้ได้เตรียมเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรดใหม่ คือ 25Cr-3Ni-7Mn-0.66N ด้วยการหลอมอาร์กในเตาสุญญากาศ นำไปผ่านการกดอัด และอบชุบทางความร้อน ตามแผนภูมิสมดุลที่ได้จากการคำนวณด้วยโปรแกรม Thermo-Calc ที่อุณภูมิ 1250 °C 1 ชั่วโมง ชุบในน้ำ และ 1050 °C เวลา 1.5 ชั่วโมง ชุบในน้ำ ตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค สัณฐานวิทยา และส่วนผสมทางเคมี ด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ต่างๆ ศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนในน้ำทะเลเทียมตามมาตรฐาน ASTM D1141 ที่อุณหภูมิ 25°C และในน้ำทะเลเทียมผสมสารไทโอซัลเฟตสภาพเป็นกรด เปรียบเทียบกับพฤติกรรมการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรดมาตรฐาน 2205 ด้วยวิธีการทางไฟฟ้าเคมี เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรดใหม่มีโครงสร้างจุลภาคเป็นเฟร์ไรต์และออสเทไนต์ สัดส่วนโครงสร้างจุลภาคเฟร์ไรต์ต่อออสเทไนต์เป็น 59:41 ไม่พบตะกอนของเฟสทุติยภูมิ ผลการทดลองทางไฟฟ้าเคมีพบว่าในน้ำทะเลเทียมเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรดใหม่มีพฤติกรรมการกัดกร่อนเหนือกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรดมาตรฐาน แต่ในน้ำทะเลเทียมผสมไทโอซัลเฟตสภาพเป็นกรด พฤติกรรมการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดใหม่ด้อยกว่าเกรดมาตรฐาน ผลการทดลองด้วยเทคนิคโพลาไรเซชัน และเทคนิคอิมพีแดนซ์ พบว่าพฤติกรรมการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กทั้งสองเกรดด้อยลง ในน้ำทะเลเทียมผสมสารไทโอซัลเฟตสภาพเป็นกรด เมื่อความเข้มข้นของไทโอซัลเฟตสูงขึ้น ความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูเข็มของโครงสร้างจุลภาคเฟร์ไรต์น้อยกว่าโครงสร้างจุลภาคออสเทไนท์ เนื่องจากพบการเกิดรูเข็มในโครงสร้างจุลภาคเฟร์ไรต์ สอดคล้องกับการเปรียบเทียบจากการคำนวณค่าความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูเข็ม (PREN16) ของแต่ละโครงสร้างจุลภาค ผลการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคม๊อต-ชอทท์กี้ (Mott-Schottky) พบว่าฟิลม์พาสซิฟของดูเพล็กซ์ทั้งสองเกรดประกอบด้วยสองชั้น ทั้งในน้ำทะเลเทียม และน้ำทะเลเทียมผสมไทโอซัลเฟตสภาพเป็นกรด ชั้นในและชั้นนอกของพาสสีฟฟิล์มเป็นสารกึ่งตัวนำประเภท p (p-type semiconductor) และเป็นสารกึ่งตัวนำประเภท n (n-type semiconductor) ตามลำดับ ในน้ำทะเลเทียม ค่าความหนาแน่นของที่ว่างไอออนประจุลบและประจุบวกของฟิลม์พาสซิฟทั้งชั้นในและชั้นนอกของดูเพล็กซ์เกรดใหม่มีค่าน้อยกว่าค่าความหนาแน่นของว่างไอออนประจุลบและประจุบวกของเกรดมาตรฐานตามลำดับ แต่ในน้ำทะเลเทียมผสมไทโอซัลเฟตสภาพเป็นกรดค่าความหนาแน่นที่ว่างไอออนประจุลบและประจุบวกของฟิลม์พาสซิฟทั้งชั้นในและชั้นนอกของดูเพล็กซ์เกรดใหม่มีค่ามากกว่าค่าความหนาแน่นของว่างไอออนประจุลบและประจุบวกของเกรดมาตรฐานตามลำดับ การวิเคราะห์ผลการทดลองได้ใช้แผนภูมิปูแบร์ (Pourbaix) และแบบจำลองข้อบกพร่องแบบจุด (Point defect model, PDM) ในการอภิปรายพฤติกรรมการกัดกร่อนในน้ำทะเลเทียมและน้ำทะเลเทียมผสมไทโอซัลเฟตสภาพเป็นกรด
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Vongsilathai, Songkran, "Effects of thiosulfate in artificial seawater on corrosion behaviour of 25Cr-3Ni-7Mn-0.66N new duplex stainless steel" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 181.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/181