The Corrosion Behavior of WEDM Machined Stainless Steels in a Pyrolysis Environment
Loading...
Date
2023-01-11
Authors
Beneš, Libor
Mouralová, Kateřina
Midula, Pavol
Snow, Jan
Lysoňková, Irena
Pilnaj, Dominik
Burdová, Hana
Prokeš, Tomáš
Zahradníček, Radim
Fries, Jiří
0000-0002-3419-9412Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI
Altmetrics
Abstract
Pyrolysis represents one of the most convenient technologies for the chemical transformation of waste. The exposure to corrosion products and high temperatures does, however, require chemically resistant construction materials. This study was carried out to analyze the corrosion behavior of 1.4571 (AISI 316Ti) and 1.4305 (AISI 303) stainless steels machined with wire electric discharge machining (WEDM) in a pyrolysis environment. Different machining parameters were used for both materials tested to examine the influence of WEDM machining. The total testing time in the pyrolysis environment was 28 days, with the testing chamber being refilled 12 times. The surface topography was analyzed following the WEDM, cleaning, and corrosion test. The surface morphology and cross-section analyses were carried out using electron microscopy at all three stages of the process. An analysis of the chemical composition of the surfaces was carried out as well as of the pyrolysis environment to which the samples were exposed. It was established that the organic acids found in the pyrolysis chamber didnot degrade the tested stainless steels to a meaningful degree. Minor fissures, that is, fine precipitated carbides, were observed on the surface of both the steel types and in their subsurface layer, as well as a significant presence of carbon. This presence wasdirectly connected to the impurities found on the surface after the removal from the test furnace thatwere probably of a protective or passivation nature.
Pyrolýza patří k nejvhodnějším technologiím z hlediska chemické transformace odpadů. Vystavení korozivním produktům a vysoká teplota však vyžadují chemicky odolné konstrukční materiály. Z toho důvodu byla provedena tato studie analyzující korozní chování korozivzdorných ocelí 1.4571 (AISI 316Ti) a 1.4305 (AISI 303) obrobených užitím elektroerozivního drátového řezání (WEDM) v pyrolýzním prostředí. Pro zjištění vlivu WEDM obrábění bylo použito různé nastavení parametrů stroje pro oba testované materiály. Celková doba testu v pyrolýzním prostředí byla 28 dní, přičemž byla testovací komora dopuštěna 12x. Následně byla analyzována topografie povrchů po WEDM, po čištění i po korozní zkoušce. Analýza morfologie povrchů a příčného řezu vzorky proběhla užitím elektronové mikroskopie také na všech třech stavech vzorků. Dále byla provedena analýza chemického složení povrchů a také charakteristika pyrolýzního prostředí, kterému byly vzorky vystaveny. Bylo zjištěno, že organické kyseliny, přítomné v prostředí pyrolýzní komory, neměly zásadní degradační vliv na testované korozivzdorné oceli. Na povrchu obou těchto ocelí i v jejich podpovrchové vrstvě byly pozorovány drobné praskliny, resp. jemné precipitované karbidy, jakož i výrazná přítomnost uhlíku, která má přímou souvislost s nečistotami, jež byly přítomny na povrchu po vyjmutí z pyrolýzní komory a které v daném případě měly nejspíše ochranný, resp. pasivační charakter.
Pyrolýza patří k nejvhodnějším technologiím z hlediska chemické transformace odpadů. Vystavení korozivním produktům a vysoká teplota však vyžadují chemicky odolné konstrukční materiály. Z toho důvodu byla provedena tato studie analyzující korozní chování korozivzdorných ocelí 1.4571 (AISI 316Ti) a 1.4305 (AISI 303) obrobených užitím elektroerozivního drátového řezání (WEDM) v pyrolýzním prostředí. Pro zjištění vlivu WEDM obrábění bylo použito různé nastavení parametrů stroje pro oba testované materiály. Celková doba testu v pyrolýzním prostředí byla 28 dní, přičemž byla testovací komora dopuštěna 12x. Následně byla analyzována topografie povrchů po WEDM, po čištění i po korozní zkoušce. Analýza morfologie povrchů a příčného řezu vzorky proběhla užitím elektronové mikroskopie také na všech třech stavech vzorků. Dále byla provedena analýza chemického složení povrchů a také charakteristika pyrolýzního prostředí, kterému byly vzorky vystaveny. Bylo zjištěno, že organické kyseliny, přítomné v prostředí pyrolýzní komory, neměly zásadní degradační vliv na testované korozivzdorné oceli. Na povrchu obou těchto ocelí i v jejich podpovrchové vrstvě byly pozorovány drobné praskliny, resp. jemné precipitované karbidy, jakož i výrazná přítomnost uhlíku, která má přímou souvislost s nečistotami, jež byly přítomny na povrchu po vyjmutí z pyrolýzní komory a které v daném případě měly nejspíše ochranný, resp. pasivační charakter.
Description
Citation
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en