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Mar 16, 2024

Il trattamento con nanosilice consente l'idratazione

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 9892 (2023) Cita questo articolo 353 Accessi Dettagli metriche Il controllo del contenuto di umidità del rivestimento degli elettrodi è fondamentale nella produzione di

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Il controllo del contenuto di umidità del rivestimento dell'elettrodo è fondamentale per la produzione di saldature di alta qualità e senza difetti durante la saldatura ad arco con metallo schermato degli acciai. L'industria della saldatura affronta da tempo la sfida dell'elevata suscettibilità degli elettrodi basici (ad esempio E7018) all'assorbimento di umidità. In questo articolo dimostriamo che l'applicazione di un rivestimento di nanosilice sulla superficie del rivestimento dell'elettrodo E7018 utilizzando una tecnica di rivestimento a immersione può ridurre efficacemente la capacità di assorbimento dell'umidità del rivestimento dell'elettrodo. I risultati della misurazione dell'umidità prima e dopo l'esposizione a un ambiente umido con l'80% di umidità e una temperatura di 27 °C per 9 ore indicano che i valori di assorbimento dell'umidità degli elettrodi E7018 convenzionali e nanotrattati durante l'esposizione sono 0,67% in peso e 0,03% in peso , rispettivamente. Sebbene la riduzione delle dimensioni dei pori sulla superficie del rivestimento degli elettrodi possa in una certa misura migliorare la resistenza all'assorbimento di umidità, è stato riscontrato che è possibile trasformare il comportamento di bagnatura della superficie del rivestimento degli elettrodi da idrofilo a idrofobo mediante il rivestimento di nanosilice. il meccanismo più efficace che contribuisce a migliorare la resistenza all'assorbimento dell'umidità del rivestimento degli elettrodi trattato con nanosilice. I risultati indicano che questo approccio non ha effetti deleteri sull’analisi chimica e sulle proprietà tensili del metallo saldato. Questa semplice modifica al rivestimento dell'elettrodo può essere generalmente applicata a un'ampia gamma di tipi di rivestimento dell'elettrodo per produrre elettrodi idrofobi e resistenti all'umidità.

La saldatura ad arco di metallo schermato (SMAW) è una tecnologia di produzione altamente versatile che svolge un ruolo fondamentale in varie applicazioni industriali, tra cui la costruzione di edifici, ponti, condutture, recipienti a pressione, navi, strutture offshore e strutture marine sommerse1,2,3, 4,5,6. Sebbene SMAW possa essere utilizzato per la saldatura di materiali non ferrosi, è particolarmente adatto per la saldatura di materiali ferrosi, come ghisa, acciaio e acciaio inossidabile. La sua capacità di produrre saldature di alta qualità in condizioni difficili lo ha reso una scelta popolare in una vasta gamma di settori. Tuttavia, come è ben documentato in letteratura7,8, la presenza di idrogeno nella zona di fusione durante la saldatura degli acciai può essere pericolosa in quanto provoca fenomeni di cracking a freddo sia nella zona termicamente alterata che in quella di fusione, responsabili di perdite di vita e proprietà a causa di un cedimento catastrofico della struttura in acciaio saldato. La cracking a freddo indotta dall'idrogeno è un problema significativo di saldabilità associato agli acciai ad alta resistenza9,10,11. Pertanto, la crescente domanda di acciai ad alta resistenza ha portato a una maggiore necessità di tecnologie di saldatura a basso contenuto di idrogeno per mitigare il rischio di cricche a freddo.

È stato identificato che la fonte primaria di idrogeno nel metallo saldato sono i prodotti di decomposizione del rivestimento dell'elettrodo in SMAW. La decomposizione del rivestimento dell'elettrodo basico contenente CaCO3 produce uno schermo gassoso a basso contenuto di H28. Pertanto, l’uso del rivestimento basico dell’elettrodo è l’approccio chiave per ridurre il rischio di cricche a freddo durante la saldatura di acciai ad alta resistenza. Sebbene il rivestimento base dell'elettrodo sia un materiale di consumo per saldatura a basso contenuto di idrogeno, è suscettibile all'accumulo di umidità se esposto all'atmosfera12. È stato identificato che la fonte primaria di idrogeno nello SMAW è l'umidità del rivestimento dell'elettrodo. Oltre al suo effetto dannoso sulle cricche delle saldature, l'accumulo di umidità può degradare la qualità della saldatura promuovendo la formazione di porosità nel sottosuolo, che richiede un'ispezione a raggi X o test distruttivi. Inoltre, un'elevata umidità può portare a una superficie di saldatura ruvida13. Pertanto, il controllo del contenuto di umidità del rivestimento dell’elettrodo base è fondamentale per ottenere saldature ad arco di alta qualità. Richiede metodi attenti di manipolazione e conservazione per prevenire l'assorbimento di umidità, nonché la cottura degli elettrodi a una temperatura compresa tra 340 e 400 °C14. Di conseguenza, questi elettrodi possono essere esposti alle condizioni ambientali solo per un tempo limitato prima che il flusso assorba l'umidità dall'aria e debba essere nuovamente cotto per ridurre il contenuto di umidità. Tuttavia, una corretta conservazione e un trattamento di cottura sono soluzioni costose. Pertanto, gli elettrodi rivestiti con elevata resistenza al riassorbimento dell'umidità sono progettati per controllare il contenuto di idrogeno del metallo di saldatura.