Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Mohmmad ali Golozar
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) محمدعلی گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Abdollahi
علیرضا عبداللهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Dissimilar welding between UNS32750 super duplex stainless steel to AISI321 Austenite stainless steel and evaluation of joint properties
In this research Taguchi method (DOE technique) has been used to optimize welding parameters in dissimilar joint between duplex stainless steel UNS32750 and austenite stainless steel AISI321 for achieving highest corrosion resistance. Pulse current 110, 120 and 130 A, background current 50, 60 and 70 A, % on time 70, 80 and 90 %, current frequency 1, 3 and 5 Hz were considered as welding parameters. Welding conditions were based on L 9 Taguchi’s orthogonal array design of experiment. Pulsed current gas arc welding (PCGTAW) with ER2594 electrode was used. Welding speed and voltage were 140 mm/min and 13 V, respectively. Microstructural characterization of joint was determined by optical and scanning electron microscope. The pitting potential was evaluated by potentiodynamic polarization test in 3.5 % NaCl solution at room temperature. Mechanical properties of optimal joint were determined by impact test and vickers microhardness. According to the results of Taguchi method, pulse current of 130 A, Background current of 60 A, % on time of 90 % and current frequency of 3 Hz were obtained as optimal conditions inwhich heat input were 0.685 KJ/mm. The reason of the difference between pitting potential in Taguchi specimens were heat input. In accordance with the result of analysis of variance, the percentage contributions of pulse current (most effective parameter) and % on time (less effective parameter) were 38.01% and 6.6%, respectively. Based on cyclic polarization test, pitting potential of weldment under optimal conditions welded with PCGTAW and CCGTAW were 1.03 and 0.8 V, respectively. Whereas, the corrosion resistance of CCGTAW were better than PCGTAW as a result of precipitate of Cr 2 N in PCGTAW weldment. Microstructural evaluation shows that the equal amount of ferrite and austenite were obtained in PCGTAW weldment. While in CCGTAW weldment fraction of phases changed to 40% ferrite and 60% austenite. The analysis of Taguchi specimens show that chi phase was precipitated in weld zone. TiN precipitations were formed in fusion line of CCGTAW weldment in optimal conditions. The average values of hardness in PCGTAW and CCGTAW weld zone were 241 and 225 HV 0.2 , respectively. The higher amount of ferrite in PCGTAW weldment in comparison with CCGTAW weldment were the reason of upper hardness average. The toughness of PCGTAW and CCGTAW were 106 and 102 J, respectively.
در این پژوهش از روش طراحی آزمون تاگوچی برای بهینه سازی پارامترهای جوشکاری به منظور دستیابی به بالاترین مقاومت به خوردگی حفره ای در اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن سوپردوفازی32750UNS و زنگ نزن آستنیتی 321AISI استفاده شد. پارامترهای جوشکاری جریان پالس در سه سطح 110، 120 و 130 آمپر، جریان زمینه در سه سطح 50 ، 60 و70 آمپر ، درصد روشن بودن پالس در سه سطح 70، 80 و 90 درصد و فرکانس در سه سطح 3، 5 و 7 در نظر گرفته شد. کلیه آزمون های جوشکاری بر طبق آرایه متعامد L 9 تاگوچی که شامل نه آزمون بود، انجام گرفت. جوشکاری به روش جوشکاری قوسی تنگستن گاز با جریان پالسی با سرعت جوشکاری140 میلیمتر بر دقیقه و ولتاژ 13 ولت انجام شد. در همه اتصالات فلزپرکننده 2594ER استفاده شد. بررسی ریزساختار با میکروسکوپ نوری و الکترونی انجام گرفت. به منظور بررسی رفتار خوردگی از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و پلاریزاسیون سیکلی در محیط 5/3 درصد وزنی سدیم کلرید در دمای محیط استفاده شد. برای ارزیابی رفتار مکانیکی از دو آزمون ضربه چارپی در دمای محیط و ریزسختی استفاده شد. نتایج نشان داد که بالاترین مقاومت به خوردگی حفره ای در در اتصال با پارامترهایی جوشکاری جریان پالس 130 آمپر، جریان زمینه 60 آمپر، درصد روشن بودن پالس 90 درصد و فرکانس 3 هرتز حاصل می شود که در این حالت حرارت ورودی برابر با KJ/mm 685/0 می باشد. علت تفاوت در رفتار خوردگی در نمونه های آزمون تاگوچی تفاوت در حرارت ورودی است. همچنین نتایج حاصل از آنالیز واریانس نشان داد که جریان زمینه با 01/38 درصد، بیشترین اثر و درصد روشن بودن پالس با 66/6 درصد، کمترین اثر را بر روی پتاسیل حفره دارشدن دارند. با توجه به نتایج آزمون پلاریزاسیون سیکلی ، پتانسیل حفره دار شدن ناحیه جوش در نمونه جوشکاری شده به روش قوسی تنگستن گاز با جریان پالسی و با جریان ثابت به ترتیب برابر با 03/1 و 8/0 ولت است. درحالی که رفتار خوردگی نمونه جوشکاری شده با جریان ثابت بهتر بود، علت این موضوع ناشی از حضور ترکیبات در ناحیه جوش در حالت جوشکاری با جریان پالسی است. مطالعات ریزساختاری نشان داد نسبت مساوی 50 -50 فریت و آستنیت در اتصال به روش پالسی حاصل شده است در حالی که این نسبت در حالت جریان ثابت به 40 درصد فریت 60 درصد آستنیت تغییر یافت. نتایج آنالیز عنصری در نمونه های تاگوچی حاکی از تشکیل رسوبات چی بود. در فصل مشترک فولاد زنگ نزن آستنیتی/ فلز جوش در اتصال به روش قوسی تنگستن گاز با جریان ثابت با پارامترهای بهینه رسوبات TiN مشاهده شد. میانگین سختی منطقه جوش در اتصال به روش قوسی تنگستن گاز با جریان پالسی برابر با 241 ویکرز و در اتصال به روش قوسی تنگستن گاز با جریان ثابت برابر با 225 ویکرز بدست آمد. سختی بالاتر در حالت جریان پالسی به علت درصد بالاتر فریت می باشد. همچنین چقرمگی شکست نمونه اتصال به روش قوسی تنگستن گاز با جریان پالسی برابر با 106 ژول و چقرمگی شکست نمونه اتصال به روش قوسی تنگستن گاز با جریان ثابت برابر با 102 ژول بدست آمد که نشان دهنده شکست نرم در هر دو نمونه بود. کلمات کلیدی: فولاد زنگ نزن سوپردوفازی، فولاد زنگ نزن آستنیتی، جوشکاری غیرمشابه، PCGTAW، CCGTAW، رفتار خوردگی، تاگوچی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی