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研究生中文姓名:蔡季蓓
研究生英文姓名:Cai, Ji-Bei
中文論文名稱:308L及309LMo不銹鋼銲道之鹽霧應力腐蝕研究
英文論文名稱:The stress corrosion cracking of 308L and 309LMo stainless steel weld metal in salt-spray environment.
指導教授姓名:蔡履文
口試委員中文姓名:教授︰李驊登
業界委員︰郭榮卿
教授︰黃嘉宏
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:材料工程研究所
學號:10155012
請選擇論文與海洋研究相關度:間接相關
請選擇論文為:應用型
畢業年度:103
畢業學年度:102
學期:
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:熔融區308L填料309LMo填料彎曲試片重量損失應力腐蝕破裂
英文關鍵字:Fusion zone308L deposit309LMo depositU-bendWeight-lossStress corrosion cracking
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本研究以氬銲銲接製程,分別選用308L及309LMo不銹鋼銲接填料,進行304L板材銲接,部分銲件於室溫施以軋延處理,軋延試件厚度縮減量為20%,室溫冷軋後並施以650℃/10hr敏化處理,在80℃或120℃10%NaCl鹽霧環境中,進行鹽霧腐蝕測試及U型彎曲試片應力腐蝕特性評估。U型彎曲試驗得知:冷軋和敏化處理升高不銹鋼銲道試片的應力腐蝕破裂敏感性。敏化之308L銲道形成較多細小裂縫,冷軋之308L銲道則有單一較長裂縫,308L銲道在銲後原始狀態則有相對較高抗鹽霧應力腐蝕能力。309LMo銲道不管是銲後原始狀態或是冷軋亦或是敏化皆無產生裂縫。將各種試片放置在鹽霧中量測其重量損失,结果顯示:在不施加負載的情况下,309LMo銲道試片比308L銲道試片具有較好的抗腐蝕性能,乃是因309LMo銲道之骨骼狀結構抗腐蝕/應力腐蝕破裂比308L銲道之骨骼狀結構較佳。

關鍵詞:熔融區、308L填料、309LMo填料、彎曲試片、重量損失、應力腐蝕破裂



The ER 308L and 309LMo were used as the filler metal for the groove and overlay welds of 304L stainless steel (SS) substrate by gas tungsten arc welding process in multiple passes. A U-bend and weight-loss tests in 10 wt% NaCl at 80℃ or 120oC salt-spray were conducted to evaluate the effect of microstructures and thermo-mechanical treatments on the corrosion of deposits and stress corrosion cracking (SCC) of the welds. The dissolution of skeletal structure in the deposits (fusion zone, FZ) was responsible for the SCC of the weld. The FZ in the cold rolled (CR) condition showed the longest single crack length in U-bend tests. Moreover, sensitization treatment at 650oC for 10 h promoted the formation of many fine cracks being responsible for the high SCC susceptibility. The weight-loss of the deposits was consistent with the SCC susceptibility of the welds in salt-spray. The 309LMo deposit was superior to the 308L in salt-spray condition, owing to the skeletal structure in the former was more resistant to corrosion/SCC than that in the latter.

Keywords: Fusion zone; 308L deposit; 309LMo deposit; U-bend; Weight-loss; Stress corrosion cracking.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 2
2-1 不銹鋼之簡介 2
2-2 沃斯田鐵系不銹鋼之性質 2
2-3 沃斯田鐵系不銹鋼之凝固行為 3
2-4 沃斯田鐵系不銹鋼之凝固組織形貌 4
2-5 沃斯田鐵系不銹鋼之加工特性 4
2-6 沃斯田鐵系不銹鋼之敏化 5
2-7 應力腐蝕破裂 5
2-7-1 一般腐蝕測試法 5
2-7-2 應力腐蝕破裂簡介 6
2-7-3 應力腐蝕破裂機構 6
2-7-4 應力腐蝕試驗方法 8
2-8 氫脆現象 8
第三章 實驗儀器及方法 20
3-1 實驗材料 20
3-2 實驗流程 20
3-3 金相組織觀察 20
3-4 微硬度及肥粒鐵量測 20
3-5 U-Bend鹽霧試驗 21
3-6 重量損失試驗 21
3-7 EPMA定量分析 21
第四章 實驗結果與討論 33
4-1 顯微組織觀察 33
4-2 微硬度及肥粒鐵量測 33
4-3 重量損失 34
4-4 彎曲鹽霧試驗 35
4-5 彎曲鹽霧試驗金相觀察 36
4-6 彎曲鹽霧試驗破斷面觀察 37
4-7 EPMA定量分析 38
第五章 結論 64
第六章 參考文獻 65

表目錄
表2-1 三種環境誘導破裂的特徵[37] 18
表3-1 304L實驗材料成分表(wt.%) 22
表3-2 銲接參數 23
表3-3 試片編號 24
表4-1 308L EPMA定量分析 41
表4-2 309LMo EPMA 定量分析 41

圖目錄
圖2-1 不銹鋼之成分和特性關係圖[2] 10
圖2-2 矽對δ-ferrite含量影響之關係圖[5] 10
圖2-3 Fe-Cr-Ni三元合金系統[8] 11
圖2-4 Fe-Cr-Ni虛擬二元合金相圖[8] 11
圖2-5 沃斯田鐵不銹鋼凝固模式及形貌[10] 12
圖2-6 AF凝固模式顯微組織(a)平行(b)垂直成長方向[10] 12
圖2-7 FA凝固模式顯微組織(a), (c)平行(b), (d)垂直成長方向[12] 13
圖2-8 溫度對α-麻田散鐵變態量影響[13,29,30] 13
圖2-9 敏化後晶界析出碳化物之示意圖[31] 14
圖2-10 鉻缺乏區中鉻含量示意圖[32] 14
圖2-11 產生應力腐蝕所需之條件示意圖[36] 15
圖2-12 鈍態膜破裂模式示意圖[37] 15
圖2-13 腐蝕通道模式示意圖[39] 16
圖2-14 脆性膜破裂模式示意圖[41] 16
圖2-15 吸附誘發脆性破壞模式示意圖[43] 17
圖2-16 氫脆模式示意圖[44] 17
圖2-17 陽極電流的應力腐蝕和陰極電流的氫脆之差異[36] 18
圖2-18 補集位置與氫之作用[55] 19
圖3-1 開槽示意圖 22
圖3-2 鎢棒惰性氣體氬銲設備外觀 23
圖3-3 滾軋機 24
圖3-4 實驗流程圖 25
圖3-5 光學顯微鏡 26
圖3-6 S4800掃描式電子顯微鏡 26
圖3-7 微硬度機 27
圖3-8 Ferrite Scope MP30量測原理示意圖 27
圖3-9 彎曲試片規格與滾軋方向示意圖 28
圖3-10 MTS 810 油壓伺服控制動態試驗機 28
圖3-11 彎曲試驗夾具示意圖 29
圖3-12 鈦金屬夾具示意圖 29
圖3-13 放電加工機 30
圖3-14 試片頂處中心放電加工圓洞圖 30
圖3-15 鹽霧環境試驗機 31
圖3-16 立體顯微鏡 31
圖3-17 電子天秤 32
圖3-18 電子探測微分析儀 32
圖4-1 308L及309LMo不銹鋼銲件在銲後原始狀態OM及SEM金相圖:(a)母材304L; 308L銲道(b)OM,(c)SEM;309LMo銲道(d)OM,(e)SEM;(f)熱影響區 39
圖4-2 308L及309LMo不銹鋼銲件經滾軋OM及SEM金相圖:(a)母材304L;
308L銲道(b)OM,(c)SEM;309LMo銲道(d)OM,(e)SEM;(f)熱影響區 40
圖4-3 308L及309LMo CRS不銹鋼銲件經滾軋及敏化處理金相圖:(a)母材304L;308L銲道 (b)OM,(c)SEM;309LMo銲道 (d)OM (e)SEM;(f)熱影響區 42
圖4-4 308L及309LMo不銹鋼銲件硬度 43
圖4-5 308L及309LMo 不銹鋼銲件Ferrite Number值 44
圖4-6 FCC晶格中兩不同滑移系統形成ε-martensite,在交會處形成BCC結構α´-martensite示意圖[58]。 45
圖4-7 308L不銹鋼全銲道試片在120℃/10﹪NaCl鹽霧環境288小時之單位面積重量損失量測 46
圖4-8 309LMo不銹鋼全銲道試片在120℃/10﹪NaCl鹽霧環境288小時之單位面積重量損失量測 46
圖4-9 308L及309LMo不銹鋼全銲道試件經120℃/10﹪NaCl鹽霧環境144小時後不同試片表面特徵(a)308L (b)308L冷軋 (c)308L冷軋敏化 (d)309LMo (e)309LMo冷軋 (f)309LMo冷軋敏化試件 47
圖4-10 308L不銹鋼全銲道冷軋敏化試件在120℃/10﹪NaCl鹽霧環境144小時之重量損失試片金相圖 48
圖4-11 308L經冷軋後敏化試片在120℃/10﹪NaCl鹽霧環境144小時之重量損失試片微觀SEM圖 48
圖4-12 銲道試片敏化後TEM微觀組織觀察[33] 49
圖4-13 308L及309LMo不銹鋼全銲道試件經120℃/10﹪NaCl鹽霧環境288小時後不同試片表面觀察(a)308L (b)308L冷軋 (c)308L冷軋敏化 (d)309LMo (e)309LMo冷軋 (f)309LMo冷軋敏化 50
圖4-14 308L不銹鋼全銲道銲件經120℃/10﹪NaCl鹽霧環境288小時之重量損失試片未腐蝕光學及SEM金相組織 308L銲後原始狀態(a)OM (b)SEM (c)308L冷軋OM (d)SEM (e)308L冷軋敏化OM (f)SEM 51
圖4-15 308L不銹鋼銲道與304L不銹鋼試片於80℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗中裂縫成長曲線圖:(a)最長裂縫長度隨時間變化圖;(b)總裂縫長度隨時間變化圖。 52
圖4-16 309LMo不銹鋼銲道試片於80℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗探傷圖:(a)原始銲後;(b)經冷軋;(C)經冷軋後敏化。 53
圖4-17 308L不銹鋼銲道與304L不銹鋼試片於80℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗中裂縫成長曲線圖:(a)最長裂縫長度隨時間變化圖;(b)總裂縫長度隨時間變化圖。 54
圖4-18 309LMo不銹鋼銲道試片於120℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗探傷圖:(a) 原始銲後;(b)經冷軋;(C)經冷軋後敏化。 55
圖4-19 308L銲道不銹鋼試片於80℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗金相圖:(a)(b)原始銲後;(c)(d)經冷軋;(e)(f)經冷軋後敏化。 56
圖4-20 309LMo經冷軋後敏化試片熱影響區於80℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗上表面金相圖。 57
圖4-21 309LMo原始銲後試片之熱影響區於120℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗上表面金相圖。 58
圖4-22 309LMo經冷軋試片之熱影響區於120℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗金相圖。 59
圖4-23 309LMo經冷軋後敏化試片之熱影響區於120℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗金相圖。 60
圖4-24 308L不銹鋼銲道試片於120℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗巨觀破斷面:(a)CR(b)CRS。 61
圖4-25 308L不銹鋼銲道試片於120℃、10%NaCl彎曲鹽霧試驗微觀破斷面:(a)(b)(c)CR(d)(e)(f)CRS。 62
圖4-26 銲道BEI圖。 63












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全文檔開放日期:2017/07/27
 
 
 
 
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