جوشکاری غیرمشابه فولاد کم‌آلیاژ API 5L X65 به فولاد زنگ‌نزن آستنیتی AISI 304 و بررسی تاثیر لایه آسترکاری بر ریزساختار و خواص مکانیکی

SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Abbas Bahrami
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) عباس بهرامی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamed Saffari
حامد صفاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Dissimilar welding of low alloy steel API 5L X65 to austenitice stainless steel AISI 304 and investigation of buttering layer effect on microstructure and mechanical properties of joint
Nowadays in various industries, especially oil and gas major fractures are caused by microstructural and mechanical properties heterogeneity. Various methods have been used to reduce these heterogeneities so far. In this regard, the buttering process is one of the processes used to improve the properties and to achieve the optimum welded joint properties
اتصال­ فولاد­های کم­آلیاژ به فولادهای آستنیتی نیاز صنایعی همچون نفت وگاز، پتروشیمی، پالایشگاه و نیروگاه­ها می­باشد. داشتن اتصالی مطلوب و کارآمد باعث جلوگیری از اتلاف هزینه و مواد اولیه خواهد شد. فرآیند آسترکاری یکی از فرآیند­هایی است که در رسیدن به اتصالی مطلوب با خواص بهینه مورد استفاده قرار می­گیرد. هدف از این پژوهش بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه فولاد کم­آلیاژ API 5L X65 به فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304 می­باشد. نمونه­های آماده سازی شده توسط فرآیند جوشکاری قوسی الکترود تنگستن گاز محافظ با سه نوع الکترود مصرفی ERNi-1، ERNiCr-3 و ER309L آسترکاری شده و پس از تنش­زدایی در 600 درجه سانتی­گراد به مدت یک ساعت، توسط الکترود مصرفی ER308L با روش جوشکاری قسی الکترود تنگشتن گاز به­ یکدیگر متصل شدند. جهت بررسی اثر لایه آسترکاری شده یک نمونه بدون لایه آستری و جهت بررسی اثر تنش­زدایی یک نمونه بدون عملیات نیز تهیه گردید. تغییرات دمایی در هنگام فرآیند­های آسترکاری و جوشکاری ثبت گردید. بررسی ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و شناساگر پراش الکترون برگشتی انجام شد. در ارزیابی خواص مکانیکی از آزمایش­های کشش، ضربه و ریزسختی سنجی استفاده گردید. حرارت ورودی آسترکاری وسعت منطقه متاثر از حرارت را بیشتر از نمونه بدون لایه آستری کرده است. ریزساختار تیغه­ای متاثر از حرارت ورودی در نمونه­های آسترکاری شده مشاهده نشد. در مرزذوب لایه آستری با فولاد API 5L X65 تشکیل لایه مارتنزیتی برای دو نمونه آسترکاری شده با الکترود مصرفی ERNi-1 وERNiCr-3 مشاهده نشد. میزان رقت فلز پایه در حوضچه جوش باعث تشکیل فاز مارتنزیت همراه با آستنیت در پاس اول آسترکاری لایه آستری ER309L شده است. در نمونه بدون لایه آستری حضور لایه حدود 30 میکرونی مارتنزیت مشا­هده گردید، پهنای لایه مارتنزیتی ایجاد شده به میزان رقت فلز­پایه در حوضچه جوش بستگی دارد. تغییرات ترکیب شیمیایی در مرز­ ذوب به ویژه در منطقه با ذوب جزئی عامل اصلی تشکیل فاز سخت در مرز ذوب می­باشد. بیشترین استحکام کششی نهایی حدود 33±582 مگاپاسکال برای نمونه بدون لایه آستری بوده و کمترین استحکام کششی نهایی با 35±455 مگاپاسکال مربوط به نمونه آسترکاری شده با ERNi-1 می­باشد. دو لایه آستری ERNi-1 وERNiCr-3 در کاهش نوسانات خواص مکانیکی همچون ایتحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی و ازدیاد طول موثر واقع شده­اند. تشکیل ریزساختار تیغه­ای باعث شده است تا افزایش حدود 150 مگاپاسکال در استحکام تسلیم منطقه متاثرحرارت در نمونه بدون لایه آستری نسبت به نمونه­های آسترکاری شده مشاهده گردد. تشکیل لایه مارتنزیتی تشکیل شده در نمونه بدون لایه آستری انرژی ضربه جذب شده در منطقه متاثر از حرارت را تا حدود 12 ژول کاهش داده استف این کاهش در لایه­های آسترکاری شده ER309L نیز مشاهده گردید. نقشه­های تغییرات سختی کاهش سختی در فلزجوش دو نمونه آسترکاری ERNi-1 وERNiCr-3 را نشان می­دهد که مشاهدات ریز ساختاری مبنی بر حذف فریت دلتا با رقت لایه­های آستری به داخل حوضچه جوش می­باشد. حذف لایه مارتنزیتی با 400 ویکرز سختی در نمونه­های آسترکاری شده با ERNi-1 و ERNiCr-3 مشاهده گردید، در لایه آسترکاری ER309L کاهش سختی معادل 50 ویکرز مشاهده شد، اما پهنای منطقه ایجاد شده بیشتر می­باشد. در بررسی سطوح شکست عمده شکست های صورت گرفته شامل دیپل­ها بوده­اند که شکستی نرم را نشان­ می­دهد. افزایش مقدار نیکل در حوضچه مذاب نمونه آسترکاری شده با ERNi-1 باعث شد تا مرز­های نوع-II و بزرگ زاویه مشاهده شوند و منشا ایجاد ترک شوند. تاثیر عملیات حرارتی تنش­زدایی بر روی کاهش سختی حدود 25 ویکرزی منطقه متاثر از حرارت مشاهده گردید.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی