Detection of sigma phase in duplex stainless steel with the use of DL-EPR technique

Duplex stainless steels (DSS) are biphasic alloys with high corrosion resistance, ideal for satisfying the requirements of structural applications in highly corrosive environments, such as the chemical, petrochemical and marine industries. These exceptional characteristics are the result of the high content of alloying elements in these steels, but this carries the risk of precipitation of multiple secondary phases when the material is exposed to temperatures above 300°C. These secondary phases can damage the material, causing a loss of corrosion resistance and mechanical properties. Among the secondary phases, the sigma phase is the most degrading as the presence of even a small amount can compromise the material application. In order to study the effect of the formation of this phase and its dissolution on the corrosion properties, an indirect, non-destructive technique, the double-loop electrochemical potentiodynamic reactivation (DL-EPR), was adopted. The steel studied is duplex SS32205. As the EPR test is a non-standard test, the optimal solution was determined to observe the preferential dissolution of austenite and ferrite. Subsequently, heat treatments with different soaking time at 850°C were carried out to promote the sigma phase formation. These were then followed by a solubilisation treatment at 1050°C at different times to study its dissolution. The DL-EPR technique is effective for studying the effect of sigma phase.

Gli acciai inossidabili duplex (DSS) sono leghe bifasiche ad alta resistenza alla corrosione, ideali per soddisfare i requisiti delle applicazioni strutturali in ambienti altamente corrosivi, come l'industria chimica, petrolchimica e marina. Queste caratteristiche eccezionali sono il risultato dell'elevato contenuto di elementi di lega in questi acciai, ma ciò comporta il rischio di precipitazione di molteplici fasi secondarie quando il materiale è esposto a temperature superiori a 300°C. Queste fasi secondarie possono danneggiare il materiale, causando una perdita di resistenza alla corrosione e di proprietà meccaniche. Tra le fasi secondarie, la fase sigma è la più degradante, poiché la presenza di una quantità anche minima può compromettere l'applicazione del materiale. Per studiare l'effetto della formazione di questa fase e della sua dissoluzione sulle proprietà di corrosione, è stata adottata una tecnica indiretta e non distruttiva, la riattivazione elettrochimica potenzodinamica a doppio ciclo (DL-EPR). L'acciaio studiato è il duplex SS32205. Poiché il test EPR è un test non standard, è stata determinata la soluzione ottimale per osservare la dissoluzione preferenziale di austenite e ferrite. Successivamente, sono stati effettuati trattamenti termici con diversi tempi di immersione a 850°C per promuovere la formazione della fase sigma. Questi sono stati poi seguiti da un trattamento di solubilizzazione a 1050°C con tempi diversi per studiarne la dissoluzione. La tecnica DL-EPR è efficace per studiare l'effetto della fase sigma.