Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saatchi,Morteza Shamanian esfahani
احمد ساعت چي (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Mostafaei
محمد مصطفائي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Dissimilar Welding of 25Cr-35Ni/30Cr-48Ni Cast Heat Resistant Steels and Evaluation of Joint Properties In this study 25Cr-35Ni/30Cr-48Ni (HP/HV) cast heat resistant alloys dissimilar joint was investigated. This joint is commonly used in reformer tubes in direct reduction unit of steel making industries. The investigation by SEM equipped with EDS elemental analysis system indicated that HP alloy in as-cast condition contains M 7 C 3 ، M 23 C 6 and NbC primary eutectic like carbides embedded in an austenitic matrix. Also in HV alloy which has 5% tungsten, includes M 23 C 6 and M 6 C carbides embedded in an austenitic matrix. HP and HV alloys have appropriate ductility and relatively good weldability in as-cast condition. But during 8 years ex-service aging at 1050 °C, chromium-rich carbides grow gradually and their morphology changes to blocky and angular; as a result, ductility of these reformer tubes decreases dramatically and thus repair welding of aged HP/HV dissimilar joint may be at a risk. For economical saving by rewelding of aged reformer tubes and increasing the weldability propertices, partially solution annealing heat treatment at 1200 °C for 2, 4 and 6 hours was carried out. Tensile test results showed that by partially solution annealing heat treatment at 1200 °C for 6 hours can increase the elongation of aged HP alloy increases from 3% to 15% and HV alloy from 2.6% to 3.4%. Also study of Cr-rich carbides by EDS line scan analysis indicated that during partially solution annealing heat treatment, Cr atoms diffuse from outer parts of carbide to the austenite matrix and lead to raising of tensile strength at solution annealed condition. Also constitutional liquation cracking mechanism of HAZ carbides at service aged condition was fully evaluated and analyzed. In the HAZ of aged HP/HV welded joint , the cracks around the locally melted carbides , were initiated and propagated during solidification step of remelted carbides at cooling cycle of welding. This causes a decrease in ductility of aged HP and HV alloys. The mechanism of cracking around the locally melted carbides is similar to solidification cracking of weld metal. Varestraint weldability test showed that susceptibility to hot cracking and constitutional liquation cracking, decreases with partially solution annealing heat treatment at 1200 °C for 6 hours. Also this test results showed that solution annealed 25Cr-35Ni base metal has least susceptibility to hot cracking while aged 30Cr-48Ni-5W base metal has most susceptibility.
چکيده در اين تحقيق اتصال غير مشابه آلياژهاي مقاوم به حرارت ريختگيNi 35- Cr25 (HP) بهW- Ni48- Cr30 (HV) مورد بررسي قرار گرفت. اين نوع اتصال، عمدتاً در لوله هاي رفورمر واحد احيا مستقيم صنايع فولاد سازي به کار مي رود. بررسي هاي انجام گرفته توسط SEM مجهز به سيستم آناليز عنصري EDS نشان داد که ريز ساختار آلياژ HP در شرايط ريختگي به صورت يک زمينه کاملاً آستنيتي مي باشد که شبکه پيوسته اي از کاربيد هاي اوليه M 7 C 3 ، M 23 C 6 و NbC با مورفولوژي يوتکتيکي ظريف در آن قرار گرفته است و در آلياژ مقاوم به حرارت HV نيز که حاوي مقدار زيادي تنگستن مي باشد، کاربيد هاي M 23 C 6 و M 6 C مشابه ريز ساختار HP در زمينه آستنيتي قرار گرفته اند. آلياژ هاي HP وHV در شرايط ريختگي داراي انعطاف پذيري و جوش پذيري نسبتاً خوبي هستند. اما در طي 8 سال پير شدن در سرويس در دماي °C1050، کاربيد هاي غني از کروم به تدريج رشد مي کنند و مورفولوژي بلوکي درشت و زاويه دار پيدا مي کنند؛ در نتيجه انعطاف پذيري اين لوله ها به شدت کاهش يافته و لذا جوشکاري تعميري اتصال غير مشابه HP/HV در شرايط پير شده و قرار دادن مجدد آن ها در سرويس با ريسک زيادي همراه مي باشد. از آن جايي که قرار گرفتن مجدد لوله هاي رفورمر در سرويس صرفه جويي اقتصادي زيادي به همراه دارد، به منظور بازيابي انعطاف پذيري و بهبود رفتار جوش پذيري اين دو آلياژ، عمليات حرارتي آنيل انحلالي جزئي در دماي °C1200 به مدت 2، 4 و 6 ساعت صورت گرفت. نتايج آزمون هاي کشش نشان داد که با انجام عمليات حرارتي آنيل انحلالي جزئي در دماي °C1200 به مدت 6 ساعت، مي توان درصد ازدياد طول آلياژ HP پير شده را از 3% به 15% و درصد ازدياد طول آلياژ HV پير شده را از 6/2% به 4/3% افزايش داد. از طرفي بررسي کاربيد هاي غني از کروم توسط آناليز عنصري EDS خطي نشان داد که با انجام عمليات حرارتي آنيل انحلالي جزئي، اتم هاي کروم از اطراف کاربيد، در زمينه نفوذ مي کنند و باعث افزايش استحکام کششي در شرايط آنيل انحلالي شده مي شوند. همچنين مکانيزم ترک خوردن ناشي از ذوب ترکيبي کاربيد هاي منطقه متاثر از حرارت در شرايط پير شده فلزات پايه توسط SEM مورد تحليل و ارزيابي قرار گرفت. آزمون جوش پذيري وارسترينت نيز نشان داد که حساسيت به ترک گرم و ذوب ترکيبي با انجام عمليات آنيل انحلالي جزئي کاهش پيدا مي کند. لذا توصيه مي شود که پيش از جوشکاري تعميري، لوله هاي رفورمر پير شده به مدت 6 ساعت در دماي °C1200 آنيل انحلالي جزئي گردند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی