Super duplex stainless steels have been used for offshore oil and gas piping systems which are subject to corrosion atmosphere, because they have excellent resistance to Stress Corrosion Cracking (SCC) and Pitting corrosion and high strength/weight ratio. Normally, the welding for duplex stainless steels has been peformed using GTAW with Ar shielding gas. However, in case of using Ar as shielding gas, the corrosion resistance at root weld metal will be deteriorated due to loss of nitrogen from weld deposit during welding. It is wellknown that the corrosion resistance of super duplex stainless can be restored by addition of nitrogen as shielding gas. In this study, we made super duplex welding with using several kinds of shielding and purging gases and investigated the relationship between shielding gas and corrosion resistance. Consequently, it was shown that corrosion resistance of weld deposit can be restored by addition of $N_{2}$ as shielding gas.
Many research efforts on the effect of nitrogen on the corrosion resistance of stainless steels have been reported, but little research has been conducted on the effect of nitrogen for the weldment of stainless steels by the seal-weld method. Therefore, this work focused on the determining the corrosion resistance of tube/tube sheet mock-up specimen for sea water condensers, and elucidating the effect of shielding nitrogen gas on its resistance. The pitting corrosion of autogenously welded specimen propagated preferentially along the dendritic structure. Regardless of the percent of shielding nitrogen gas, the analyzed nitrogen contents were very much lower than that of the bulk specimen. This can be arisen because the nitrogen in shielding gas may partly dissolve into the weldment, but simultaneously during the welding process, nitrogen in the alloy may escape into the atmosphere. However, the pitting resistance equivalent number (PREN) of the interdendrite area was higher than that of the dendrite arm, regardless of the shielding gas percent; and the PREN of the interdendrite area was higher than that of the base metal; the PREN of the dendrite arm was lower than that of the base metal because of the formation of (Cr, Mo) rich phases by welding.
To investigate the suitability of nitrogen gas as an internal purging gas, various properties of GTA welded joints of duplex, 316L stainless steel, Cu-Ni alloy pipe using nitrogen purging gas were evaluated with reference to onew purged with argon gas. Mechanical properties evaluated by the tensile, bending test, and hardness value of welded joints with nitrogen gas purging did not show any difference those with argon gas. General and local corrosion rates of each welded joint prepared by nitrogen gas purging also showed no difference with those prepared by argon gas. Based on the present test results it is confirmed that nitrogen is a suitable purging gas for GTA welding of stainless steels and nonferrous piping systems, which can be used at lower cost instead of argon.
An, Hyun-Jun;Jeon, Ae-Jeong;Hong, Jae-Keun;Jeong, Bo-Young;Lee, Jong-Sub;Kang, Chung-Yun
Journal of Welding and Joining
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v.30
no.2
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pp.70-75
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2012
In this study, effect of nitrogen volume in the shielding gas of Ar-$N_2$ mixing gas on the bead shape, hardness and microstructure of GTA welds of 3mm thick Commercial Pure Ti was investigated. As the nitrogen volume increased, the welding current for full penetration was reduced and hardness in the fusion zone significantly increased compared with that of the base metal, but there is no difference in the hardness of HAZ. Microstructure in the fusion zone with pure Ar gas changed from equiaxed alpha of the base metal to serrated alpha. On the other hand, microstructure using Ar-$N_2$ mixing gas changed to acicular alpha. With the increasing of nitrogen content, the amount of acicular alpha increased and the size of that was fine.
Kim, Hye-Jin;Jeon, Soon-Hyeok;Kim, Soon-Tae;Lee, In-Sung;Park, Yong-Soo
Corrosion Science and Technology
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v.13
no.2
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pp.70-80
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2014
Duplex stainless steels with nearly equal fraction of the ferrite(${\alpha}$) phase and austenite(${\gamma}$) phase have been increasingly used for various applications such as power plants, desalination facilities due to their high resistance to corrosion, good weldability, and excellent mechanical properties. Hyper duplex stainless steel (HDSS) is defined as the future duplex stainless steel with a pitting resistance equivalent (PRE=wt.%Cr+3.3(wt.%Mo+0.5wt.%W)+30wt.%N) of above 50. However, when HDSS is welded with gas tungsten arc (GTA), incorporation of nitrogen in the Ar shielding gas are very important because the volume fraction of ${\alpha}$-phase and ${\gamma}$-phase is changed and harmful secondary phases can be formed in the welded zone. In other words, the balance of corrosion resistance between two phases and reduction of $Cr_2N$ are the key points of this study. The primary results of this study are as follows. The addition of $N_2$ to the Ar shielding gas provides phase balance under weld-cooling conditions and increases the transformation temperature of the ${\alpha}$-phase to ${\gamma}$-phase, increasing the fraction of ${\gamma}$-phase as well as decreasing the precipitation of $Cr_2N$. In the anodic polarization test, the addition of nitrogen gas in the Ar shielding gas improved values of the electrochemical parameters, compared to the Pure Ar. Also, in the erosion-corrosion test, the HDSS welded with shielding gas containing $N_2$ decreased the weight loss, compared to HDSS welded with the Ar pure gas. This result showed the resistance of erosion-corrosion was increased due to increasing the fraction of ${\gamma}$-phase and the stability of passive film according to the addition $N_2$ gas to the Ar shielding gas. As a result, the addition of nitrogen gas to the shielding gas improved the resistance of erosion-corrosion.
The purpose of this paper is to investigate optimum welding conditions of STS 304 thin sheet by GTA welding and control 6 $\delta$--fenite which is harmful in mechanical processing, corrosion problem and can be formed brittle a phase in using long term at high temperature. One series of automatic welds was made using argon plus 10, 20, 30 % nitrogen to ensure a fully austenite deposit. Results obtained were summarized as follows: 1) 6 $\sigma$ferrite content in the weld metals is influenced largely by the nitrogen content. 2) Additions of nitrogen to the shielding gas can significantly reduce the amount of retained delta ferrite and result in an increase in hot cracking. 3) Bead width was increased when Ar + $N_2$ shielding gas was used and travel speed was increased. 4) Ar+$N_2$ shielding gas made weld metal ductile and reduce 6 -$\delta$-ferrite.
Superduplex stainless steels are important materials to the oil and gas industry, especially for off-shore production. TIG welding of super duplex stainless steels to obtain the optimal phase balance between austenite and ferrite is mainly achieved by controlling the cooling rate and the weld chemistry. The latter depends on the filler wire chosen and the shielding gas used. If TIG welding of superduplex stainless steels is performed with argon shielding gas only, then nitrogen gets lost from the weld pool, which can result in a ferrite-rich weld metal, with an inferior corrosion resistance than parent metal. In the present study, nitrogen permeation model from the shield gas which gets into the weld metal in DCEN-TIG welding has suggested. This plasma stream model shows characteristics of permeation of nitrogen ions into the molten metal due to the strong physical effect of plasma stream which formed by the arc pressure rather than the permeation of nitrogen ions caused by electric effect.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.1
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pp.29-34
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2013
The welds tent to be weakened if it is exposed to the air during the welding process. In titanium welding with Gas Tungsten Arc Welding, inappropriate colors of the welds, such as purple/red, blue, yellow, gray, white and pink represents that it is contaminated by oxygen and nitrogen in the air. Shielding gases can be used to protect welds from the contamination. In addition, Weld metal and heat affected zone (HAZ) are also shielded from the air when it is cooled down to the room temperature. In this paper, appropriate shielding gases for the shape and form of Trailing Shielding Jig and torch shielding ($13{\sim}20{\ell}/min$), after shielding ($22{\sim}30{\ell}/min$), and back shielding ($25{\sim}30{\ell}/min$) are studied.
The effects of TIG welding and post-treatment procedures on the microstructure and the pitting corrosion resistance of welded lean duplex stainless steel S82441 were investigated. Autogenous TIG welding was used with different amounts of heat input and shielding gases such as Ar, and mixtures of $Ar-N_2$ and Ar-He. The addition of 5% to 15% of nitrogen to argon practically did not affect the level of the pitting corrosion resistance. However, the application of gas mixtures (50% Ar + 50% He) resulted in a significant decrease in pitting corrosion resistance. We found that increased current (200 A and 250 A) led to lower values of CPT of welds compared with welds obtained with 50 A, 100 A and 150 A. In addition, the removal of the weld surface layer (0.2 ~ 0.3 mm thickness) in most cases not only resulted in a significant increase in resistance to the pitting corrosion but also post-treatment of weld, implying that corrosion resistance depended on factors such as surface roughness or the presence of undesirable oxides.
In this study, effects of solidification modes (primary $\delta$-ferrite, primary ${\gamma}$-austenite) on the pit initiation and propagation in the 304L and 316L austenitic stainless steel weld metals were investigated. The solidification mode of weld metal was controlled by the addition of nitrogen to Ar shielding gas. Through the electrochemical experiments (potentiodynamic anodic polarization and potentiostatic time-current transient test) and metallographic examination (microstructure and elemental distribution), the following results were obtained. The more the volume content of nitrogen in the shielding gas were, the lower critical current density for passivity was observed. In comparison with weldments solidified through the primary $\delta$-ferrite solidification mode and the primary ${\gamma}$-solidification mode, the former showed higher critical pitting potential and a longer incubation time for stable pit initiation than the latter. However, in the pit propagation stage the former exhibited a faster dissolution rate than the latter. These results were believed to ee related to the distribution of alloying elements such as Cr, Mo, Ni and S.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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