Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris,Masoud Atapoor,Morteza Shamanian esfahani
حسین ادریس (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد مشاور) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed mohammad Ahl sarmadi
سیدمحمد اهل سرمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Joining of UNS S327850 stainless steel by friction stir welding and gas tungsten arc welding and evaluation microstructure and mechanical properties
Super duplex stainless steel is a kind of duplex stainless steel that has over 40 pitting resistant equivalent number. UNS S32750 is a common super duplex stainless steel. That has a lot of applications in oil industries. Therefore, joining of these steel by welding is important and a most common problem in welding of these materials is decrease in corrosion resistance and mechanical properties after welding. In this research, UNS S32750 has been joined by friction stir welding (FSW) and gas tungsten arc welding (GTAW) method. The tool that used in this research is made of WC with 16mm shoulder diameter and 5mm pin diameter. For GTAW method the AWS ER2594 has been used as the filler metal. Having a lower heat input for both methods, X-ray diffraction showed that no harmful phases such as Sigma and Chi had been formed in the weld zone. The microstructure indicated grain refinement with reduced size in the stir zone. Moderate microhardness of base metal was 285 Vickers but in the stir zone microhardness increased to 360 Vickers. The cyclic polarization test determined that potential and current density of joint metal by friction stir welding method was similar to base metal. For GTAW welded specimens, the microstructure showed that final austenite phase was grown in ferrite matrix with dendritic structure. Hardness in weld zone of GTAW welded specimen decreased to 250 Vickers because of increase in austenite volume percentage. However, because of decrease in austenite volume percentage and precipitation of chromium carbides, the hardness increased in heat affected zone (HAZ). The microstructure figure revealed that ferrite percentage in stir zone didn’t decrease very much, in comparison to GTAW, because in FSW process the heat input is much lower. The cyclic polarization test on GTAW welded specimens showed that increasing in heat input, increases the pitting current density. Additionally, increasing heat input in GTAW process results in more decrease in hardness and tensile strength because of increase in grain size of weld zone. Keywords: Super duplex stainless steel, Friction Stir Welding, Gas Tungsten Arc Welding, Microstructure, Mechanical properties.
فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی به دسته ای از فولادهای زنگ نزن دو فازی گفته می شود که عدد PREN آن بالاتر از 40 باشد. فولاد UNS S32750 یکی از معروف ترین فولادهای زنگ نزن سوپر دو فازی می باشد، که به علت خواص مطلوب استحکام و خوردگی در صنایع پالایشگاهی همچون نفت و گاز کاربرد عمده ای پیدا کرده است. با توجه به کاربرد این فولاد اتصال دائم آن‌ها به روش جوشکاری اهمیت بالایی می یابد و مشکل عمده در این رابطه افت خواص مکانیکی و خوردگی پس از جوشکاری می باشد. در این تحقیق جوشکاری فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی UNS S32750 با هر دو روش اصطکاکی اغتشاشی و قوسی تنگستن گاز به صورت جداگانه انجام شده است. ابزار مورد استفاده در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی کاربید تنگستن رنیوم دار با قطر شانه 16 میلی‌متر و قطر بزرگ پین 5 میلی‌متر به ارتفاع 9/1 میلی‌متر می باشد. برای جوشکاری قوسی تنگستن گاز به عنوان فلز پرکننده از فولاد زنگ نزن دوفازی AWS ER2594 به قطر 4/2 میلی‌متر استفاده شد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتوی ایکس نشان داد در هر دو روش جوشکاری فازهای مضر نظیر سیگما و چی به علت کنترل حرارت ورودی تشکیل نشده اند. بررسی های ریزساختاری مشخص کرد اندازه ی دانه ها در منطقه اغتشاش نمونه های جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی کاهش یافته است. همچنین بررسی های ریز ساختاری نشان داد با افزایش سرعت خطی و کاهش سرعت چرخشی اندازه دانه ها کاهش بیش تری داشته است. آزمون ریز سختی بر روی نمونه های جوشکاری شده به روش ویکرز انجام پذیرفت. متوسط سختی فلز پایه در حدود 285 ویکرز بدست آمد. آزمون ریز سختی در مورد نمونه های اتصال یافته به روش اصطکاکی اغتشاشی مشخص کرد که در منطقه اغتشاش به دلیل کاهش اندازه دانه سختی تا حدود 360 ویکرز افزایش یافته است. آزمون پلاریزاسیون سیکلی در مورد نمونه های اتصال یافته به روش اصطکاکی اغتشاشی نشان داد که پتانسیل و جریان خوردگی مشابه با فلز پایه می باشد. در مورد نمونه های اتصال یافته به روش GTAW ساختار نهایی به گونه ای است که فاز آستنیت به صورت دندریتی در زمینه فریت قرارگرفته است. سختی در منطقه ذوب این نمونه ها به علت افزایش درصد آستنیت تا 250 ویکرز کاهش یافت. در حالی که میزان سختی منطقه متأثر از حرارت به دلیل کاهش درصد حجمی آستنیت و نفوذ ترکیباتی همچون کاربید کروم در فاز فریت تا 340 ویکرز افزایش نشان داد. همچنین مشاهده شد در اثر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی درصد فریت در مقطع جوش به دلیل پایین بودن حرارت ورودی و بالا بودن سرعت سرد شدن تغییر قابل ملاحظه ای نشان نداده است؛ ولی در مورد نمونه های اتصال یافته به روشGTAW، درصد حجمی فریتِ منطقه ذوب کمتر از درصد حجمی فریت فلز پایه می باشد، که علت آن پایین تر بودن نرخ سرد شدن به دلیل بیش تر بودن میزان حرارت ورودی در روشGTAW می باشد. آزمون پلاریزاسیون سیکلی در مورد نمونه های اتصال یافته به روش قوسی تنگستن گاز مشخص کرد که با افزایش حرارت ورودی دانسیته جریان حفره دار شدن افزایش یافته است. همچنین مشاهده شد در اثر افزایش حرارت ورودی در جوشکاری قوسی تنگستن گاز استحکام کششی و سختی کاهش بیش تری یافته است، که این موضوع به علت افزایش اندازه دانه ها در اثر افزایش حرارت ورودی است. کلمات کلیدی: فولاد زنگ نزن سوپر دو فازی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی با گاز محافظ، ریز ساختار، خواص مکانیکی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی