جوشکاري غيرمشابه فولاد کم‌آلياژ API 5L X65 به فولاد زنگ‌نزن آستنيتي AISI 304 و بررسي تاثير لايه آسترکاري بر ريزساختار و خواص مکانيکي

SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Abbas Bahrami
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) عباس بهرامي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamed Saffari
حامد صفاري

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 فولاد­هاي کم­آلياژ به فولادهاي آستنيتي نياز صنايعي همچون نفت وگاز، پتروشيمي، پالايشگاه و نيروگاه­ها مي­باشد. داشتن اتصالي مطلوب و کارآمد باعث جلوگيري از اتلاف هزينه و مواد اوليه خواهد شد. فرآيند آسترکاري يکي از فرآيند­هايي است که در رسيدن به اتصالي مطلوب با خواص بهينه مورد استفاده قرار مي­گيرد. هدف از اين پژوهش بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي اتصال غيرمشابه فولاد کم­آلياژ API 5L X65 به فولاد زنگ نزن آستنيتي AISI 304 مي­باشد. نمونه­هاي آماده سازي شده توسط فرآيند جوشکاري قوسي الکترود تنگستن گاز محافظ با سه نوع الکترود مصرفي ERNi-1، ERNiCr-3 و ER309L آسترکاري شده و پس از تنش­زدايي در 600 درجه سانتي­گراد به مدت يک ساعت، توسط الکترود مصرفي ER308L با روش جوشکاري قسي الکترود تنگشتن گاز به­ يکديگر متصل شدند. جهت بررسي اثر لايه آسترکاري شده يک نمونه بدون لايه آستري و جهت بررسي اثر تنش­زدايي يک نمونه بدون عمليات نيز تهيه گرديد. تغييرات دمايي در هنگام فرآيند­هاي آسترکاري و جوشکاري ثبت گرديد. بررسي ريزساختاري با استفاده از ميکروسکوپ نوري، ميکروسکوپ الکتروني روبشي و شناساگر پراش الکترون برگشتي انجام شد. در ارزيابي خواص مکانيکي از آزمايش­هاي کشش، ضربه و ريزسختي سنجي استفاده گرديد. حرارت ورودي آسترکاري وسعت منطقه متاثر از حرارت را بيشتر از نمونه بدون لايه آستري کرده است. ريزساختار تيغه­اي متاثر از حرارت ورودي در نمونه­هاي آسترکاري شده مشاهده نشد. در مرزذوب لايه آستري با فولاد API 5L X65 تشکيل لايه مارتنزيتي براي دو نمونه آسترکاري شده با الکترود مصرفي ERNi-1 وERNiCr-3 مشاهده نشد. ميزان رقت فلز پايه در حوضچه جوش باعث تشکيل فاز مارتنزيت همراه با آستنيت در پاس اول آسترکاري لايه آستري ER309L شده است. در نمونه بدون لايه آستري حضور لايه حدود 30 ميکروني مارتنزيت مشا­هده گرديد، پهناي لايه مارتنزيتي ايجاد شده به ميزان رقت فلز­پايه در حوضچه جوش بستگي دارد. تغييرات ترکيب شيميايي در مرز­ ذوب به ويژه در منطقه با ذوب جزئي عامل اصلي تشکيل فاز سخت در مرز ذوب مي­باشد. بيشترين استحکام کششي نهايي حدود 33±582 مگاپاسکال براي نمونه بدون لايه آستري بوده و کمترين استحکام کششي نهايي با 35±455 مگاپاسکال مربوط به نمونه آسترکاري شده با ERNi-1 مي­باشد. دو لايه آستري ERNi-1 وERNiCr-3 در کاهش نوسانات خواص مکانيکي همچون ايتحکام تسليم، استحکام کششي نهايي و ازدياد طول موثر واقع شده­اند. تشکيل ريزساختار تيغه­اي باعث شده است تا افزايش حدود 150 مگاپاسکال در استحکام تسليم منطقه متاثرحرارت در نمونه بدون لايه آستري نسبت به نمونه­هاي آسترکاري شده مشاهده گردد. تشکيل لايه مارتنزيتي تشکيل شده در نمونه بدون لايه آستري انرژي ضربه جذب شده در منطقه متاثر از حرارت را تا حدود 12 ژول کاهش داده استف اين کاهش در لايه­هاي آسترکاري شده ER309L نيز مشاهده گرديد. نقشه­هاي تغييرات سختي کاهش سختي در فلزجوش دو نمونه آسترکاري ERNi-1 وERNiCr-3 را نشان مي­دهد که مشاهدات ريز ساختاري مبني بر حذف فريت دلتا با رقت لايه­هاي آستري به داخل حوضچه جوش مي­باشد. حذف لايه مارتنزيتي با 400 ويکرز سختي در نمونه­هاي آسترکاري شده با ERNi-1 و ERNiCr-3 مشاهده گرديد، در لايه آسترکاري ER309L کاهش سختي معادل 50 ويکرز مشاهده شد، اما پهناي منطقه ايجاد شده بيشتر مي­باشد. در بررسي سطوح شکست عمده شکست هاي صورت گرفته شامل ديپل­ها بوده­اند که شکستي نرم را نشان­ مي­دهد. افزايش مقدار نيکل در حوضچه مذاب نمونه آسترکاري شده با ERNi-1 باعث شد تا مرز­هاي نوع-II و بزرگ زاويه مشاهده شوند و منشا ايجاد ترک شوند. تاثير عمليات حرارتي تنش­زدايي بر روي کاهش سختي حدود 25 ويکرزي منطقه متاثر از حرارت مشاهده گرديد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی