جوشکاري آلياژ مقاوم به حرارت GX48 NiCrWSi48-28-5 (HV) به روش قوسي تنگستن-گاز و ارزيابي ريزساختار و خوردگي داغ

STUDENT

DEGREE

YEAR

Service aged HV alloy repair welding has made many challenges for craftsmen and researchers. In this study, repair welding of alloy HV was evaluated using TiG welding and Butter layer method. Microstructure pictures showed some specimens have microcracks in their Partials-Melted-Zone (PMZ) near the weld line that in the result of carbides Constitutional-Melting in this zone. In this regard, the butter layer filler metals was selected from base nickel (In625 کاملا آستنيتي اين آلياژ داراي کاربيدهاي بزرگ و بلوکي شکل M23C6 و M6C است که حاصل پيرشدگي فلز در شرايط سرويس دهي در دماي بالا است. وجود تنگستن براي افزايش مقاومت به خزش فلز الزاميست ولي اين عنصر با تسهيل استحاله M23C6 به M6C که کاربيدي مقاوم¬تر است، سبب کاهش زياد انعطاف پذيري آلياژ شده است. ارزيابي تصاوير ريزساختاري نشان داد که در برخي نمونه¬ها ريزترک¬هايي در منطقه ذوب جزئي شده نزديک مرز جوش بوجود آمده¬اند که حاصل ذوب ترکيبي کاربيدهاي آن منطقه مي¬باشند ( مانند نمونه¬اي که لايه مياني آن از جنس اينکونل 82 است). در اين پژوهش فلز پرکننده لايه مياني از فلزات پايه نيکل (In625,In601,In82,NiCrCoMo-1)، مقاوم به حرارت (45/35 و 35/25) و پايه کبالت (Stellite SF6) با ريزساختارهاي آستنيتي انجام شده است. نتايج آزمون کشش دماي محيط نشان داد که فلز جوش و لايه مياني استحکام لازم را داشته و تمام نمونه¬ها از فلز پايه شکسته شده¬اند. آزمون¬هاي مکانيکي مانند ضربه و ريزسختي سنجي نيز نشان داد که نمونه¬اي که لايه مياني آن با فلز پرکننده (NiCrCoMo-1) انجام شده است و نمونه¬ايکه لايه مياني آن با فرآيند ذوب سطحي انجام شده است، به ترتيب داراي بيشترين انرژي ضربه (37 ژول) و بيشترين سختي (510 ويکرز) هستند و خواص دما پايين خوبي را ارائه مي¬کنند ولي در زمان قرار گيري در برابر محيط خورنده حاوي نمک¬هاي مذاب، محيط مذاب نمک را اسيدي کرده و خوردگي داغ بصورت خود پيشرونده و مخرب بوقوع مي¬پيوندد. در مقابل، نمونه¬هايي که لايه مياني نداشته و يا جنس لايه مياني آنها به مقدار زيادي به فلز جوش و پايه نزديک است مقاومت به خوردگي داغ بهتري را از خود نشان داده¬اند، بعلاوه اينکه ريزساختاري عاري از ترک به همراه خود داشته¬اند. در مجموع مي¬توان گفت نمونه¬اي که لايه مياني آن از جنس خود فلزجوش است (45/35)، و همچنين نمونه با لايه مياني اينکونل 625 نزديک¬ترين ويژگي¬ها را به به خواص مورد انتظار داشتند.

در اين پژوهش جوشکاري تعميري آلياژ HV به روش قوسي تنگستن گاز با استفاده از لايه مياني (باتر) مورد ارزيابي قرار گرفت. اين آلياژ به دليل استحکام بالا و مقاومت خوب در برابر خوردگي و خزش در دماي بالا کاربرد فرآواني در صنايع پتروشيمي و پالايشگاهي پيدا کرده است. جوشکاري تعميري اين آلياژ که در سرويس پيرشده است چالش¬هاي زيادي را براي صنعتگران و محققين ايجاد کرده است که در اينجا استفاده از لايه مياني مورد پژوهش قرار گرفته است. بررسي¬هاي ريزساختاري که توسط ميکروسکوپ¬هاي نوري و الکتروني مجهز به آناليز عنصري، انجام گرفته است، نشان داد که ريزساختار کاملا آستنيتي اين آلياژ داراي کاربيدهاي بزرگ و بلوکي شکل M23C6 و M6C است که حاصل پيرشدگي فلز در شرايط سرويس دهي در دماي بالا است. وجود تنگستن براي افزايش مقاومت به خزش فلز الزاميست ولي اين عنصر با تسهيل استحاله M23C6 به M6C که کاربيدي مقاوم¬تر است، سبب کاهش زياد انعطاف پذيري آلياژ شده است. ارزيابي تصاوير ريزساختاري نشان داد که در برخي نمونه¬ها ريزترک¬هايي در منطقه ذوب جزئي شده نزديک مرز جوش بوجود آمده¬اند که حاصل ذوب ترکيبي کاربيدهاي آن منطقه مي¬باشند ( مانند نمونه¬اي که لايه مياني آن از جنس اينکونل 82 است). در اين پژوهش فلز پرکننده لايه مياني از فلزات پايه نيکل (In625,In601,In82,NiCrCoMo-1)، مقاوم به حرارت (45/35 و 35/25) و پايه کبالت (Stellite SF6) با ريزساختارهاي آستنيتي انجام شده است. نتايج آزمون کشش دماي محيط نشان داد که فلز جوش و لايه مياني استحکام لازم را داشته و تمام نمونه¬ها از فلز پايه شکسته شده¬اند. آزمون¬هاي مکانيکي مانند ضربه و ريزسختي سنجي نيز نشان داد که نمونه¬اي که لايه مياني آن با فلز پرکننده (NiCrCoMo-1) انجام شده است و نمونه¬ايکه لايه مياني آن با فرآيند ذوب سطحي انجام شده است، به ترتيب داراي بيشترين انرژي ضربه (37 ژول) و بيشترين سختي (510 ويکرز) هستند و خواص دما پايين خوبي را ارائه مي¬کنند ولي در زمان قرار گيري در برابر محيط خورنده حاوي نمک¬هاي مذاب، محيط مذاب نمک را اسيدي کرده و خوردگي داغ بصورت خود پيشرونده و مخرب بوقوع مي¬پيوندد. در مقابل، نمونه¬هايي که لايه مياني نداشته و يا جنس لايه مياني آنها به مقدار زيادي به فلز جوش و پايه نزديک است مقاومت به خوردگي داغ بهتري را از خود نشان داده¬اند، بعلاوه اينکه ريزساختاري عاري از ترک به همراه خود داشته¬اند. در مجموع مي¬توان گفت نمونه¬اي که لايه مياني آن از جنس خود فلزجوش است (45/35)، و همچنين نمونه با لايه مياني اينکونل 625 نزديک¬ترين ويژگي¬ها را به به خواص مورد انتظار داشتند.