Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saatchi,Morteza Shamanian esfahani
احمد ساعت چی (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Mostafaei
محمد مصطفائی

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.
در این تحقیق اتصال غیر مشابه آلیاژهای مقاوم به حرارت ریختگیNi 35- Cr25 (HP) بهW- Ni48- Cr30 (HV) مورد بررسی قرار گرفت. این نوع اتصال، عمدتاً در لوله های رفورمر واحد احیا مستقیم صنایع فولاد سازی به کار می رود. بررسی های انجام گرفته توسط SEM مجهز به سیستم آنالیز عنصری EDS نشان داد که ریز ساختار آلیاژ HP در شرایط ریختگی به صورت یک زمینه کاملاً آستنیتی می باشد که شبکه پیوسته ای از کاربید های اولیه M 7 C 3 ، M 23 C 6 و NbC با مورفولوژی یوتکتیکی ظریف در آن قرار گرفته است و در آلیاژ مقاوم به حرارت HV نیز که حاوی مقدار زیادی تنگستن می باشد، کاربید های M 23 C 6 و M 6 C مشابه ریز ساختار HP در زمینه آستنیتی قرار گرفته اند. آلیاژ های HP وHV در شرایط ریختگی دارای انعطاف پذیری و جوش پذیری نسبتاً خوبی هستند. اما در طی 8 سال پیر شدن در سرویس در دمای °C1050، کاربید های غنی از کروم به تدریج رشد می کنند و مورفولوژی بلوکی درشت و زاویه دار پیدا می کنند؛ در نتیجه انعطاف پذیری این لوله ها به شدت کاهش یافته و لذا جوشکاری تعمیری اتصال غیر مشابه HP/HV در شرایط پیر شده و قرار دادن مجدد آن ها در سرویس با ریسک زیادی همراه می باشد. از آن جایی که قرار گرفتن مجدد لوله های رفورمر در سرویس صرفه جویی اقتصادی زیادی به همراه دارد، به منظور بازیابی انعطاف پذیری و بهبود رفتار جوش پذیری این دو آلیاژ، عملیات حرارتی آنیل انحلالی جزئی در دمای °C1200 به مدت 2، 4 و 6 ساعت صورت گرفت. نتایج آزمون های کشش نشان داد که با انجام عملیات حرارتی آنیل انحلالی جزئی در دمای °C1200 به مدت 6 ساعت، می توان درصد ازدیاد طول آلیاژ HP پیر شده را از 3% به 15% و درصد ازدیاد طول آلیاژ HV پیر شده را از 6/2% به 4/3% افزایش داد. از طرفی بررسی کاربید های غنی از کروم توسط آنالیز عنصری EDS خطی نشان داد که با انجام عملیات حرارتی آنیل انحلالی جزئی، اتم های کروم از اطراف کاربید، در زمینه نفوذ می کنند و باعث افزایش استحکام کششی در شرایط آنیل انحلالی شده می شوند. همچنین مکانیزم ترک خوردن ناشی از ذوب ترکیبی کاربید های منطقه متاثر از حرارت در شرایط پیر شده فلزات پایه توسط SEM مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت. آزمون جوش پذیری وارسترینت نیز نشان داد که حساسیت به ترک گرم و ذوب ترکیبی با انجام عملیات آنیل انحلالی جزئی کاهش پیدا می کند. لذا توصیه می شود که پیش از جوشکاری تعمیری، لوله های رفورمر پیر شده به مدت 6 ساعت در دمای °C1200 آنیل انحلالی جزئی گردند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی