Understanding of the localized corrosion mechanisms of welded Lean Duplex 2202 - Identification of the weak points and improvement of the process
Compréhension des mécanismes de la corrosion localisée de l’acier Lean Duplex DX 2022 soudé - Identification des points faibles et amélioration du procédé
Abstract
TIG welding is a commonly used joining process for the manufacture of duplex stainless steel parts. Due to the application of a high amount of heat followed by rapid cooling, the microstructure and surface of the base metal are significantly modified, resulting in an increase in the ferrite fraction. In addition, a post-weld surface treatment is usually applied, which changes the surface characteristics of the weld. These modifications are likely to affect the properties in certain applications, in particular the resistance to pitting corrosion. The present study aims to identify the pitting mechanisms in the different zones around the weld, carefully dissociating the behaviour of the "volume" of the weld from that of its surface after treatment, which is directly in contact with the environment. This study focuses on lean duplex stainless steel EN 1.4062 / (UNS S32202), commonly known as DX 2202 welded using the TIG welding technique without filler metal.In the first part of this study, links are established between the microstructure of the different zones of the weld and their corrosion behaviour, in order to determine the nature of the pitting sites. These metallurgical and electrochemical analysis are performed on the polished cross-section. In the second part of the study, the corrosion behaviour of the weld surface is studied after brushing and pickling, taking into account the role of the subcutaneous microstructure and the surface condition (defects generated by the pickling). Two types of pickling solution are considered: a solution based on HNO3 and HF which is commonly used in the industry and a solution which does not contain HF.In the final part, an approach based on the use of the Gleeble thermomechanical simulator was presented. Three thermal cycles are chosen to study the influence of the cooling rate on the microstructure and pitting behaviour. The results obtained are then compared to those obtained on the base metal (BM) and high temperature - heat affected zone (HT-HAZ).
Le soudage TIG est un procédé d’assemblage couramment utilisé pour la fabrication de pièces en acier inoxydable duplex. En raison de l’apport d’une forte quantité de chaleur suivi d’un refroidissement rapide, cette opération modifie fortement la microstructure et la surface du métal de base, se traduisant notamment par une augmentation de la fraction de ferrite. De plus, un traitement de surface post-soudage est généralement appliqué, modifiant, lui, les caractéristiques de la surface de la soudure. Ces modifications sont susceptibles d’affecter les propriétés d’usage, notamment la résistance à la corrosion par piqûres. Ce travail de thèse vise à identifier les mécanismes d’amorçage de piqûres dans les différentes zones de la soudure, en prenant le soin de dissocier le comportement du « volume » de la soudure de celle de sa surface après traitement, qui est directement en contact avec l’environnement. Cette étude porte sur l’acier inoxydable ‘lean duplex’ 1.4062 (UNS S32202), communément appelé DX 2202 soudé avec la technique de soudage TIG sans métal d’apport.Dans une première partie, des liens sont établis entre la microstructure des différentes zones de la soudure et leur comportement en corrosion, afin notamment de déterminer la nature des sites d’amorçage de piqûres. Ces analyses métallurgiques et électrochimiques sont réalisées sur la coupe transversale polie. Dans une deuxième partie, le comportement en corrosion de la surface de la soudure est étudié après brossage et décapage, en prenant en compte le rôle de la microstructure sous-cutanée et de l’état de surface (défauts générés par le décapage). Deux types de solution de décapage sont considérés : une solution à base de HNO3 et HF qui est couramment utilisée dans l’industrie et une solution qui ne contient pas de HF. Dans une dernière partie, une approche basée sur l’utilisation du simulateur thermomécanique Gleeble est présentée. Trois cycles thermiques sont choisis pour étudier l’influence de la vitesse de refroidissement sur la microstructure et le comportement en corrosion par piqûres. Les résultats obtenus sont ensuite comparés à ceux obtenus sur le MdB et la ZAT-HT.
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