Skip to main content
SUPERVISOR
Jawad Zarkoob,Morteza Shamanian esfahani
جواد زرکوب (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Mojtabaei
علی مجتبائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Dissimilar Welding of 25Cr-35Ni Heat Resistant Steel/AISI 310 Stainless Steel and Evaluation of the Joint Properties
In this study, dissimilar welds between HP heat-resistant steel and AISI 310 stainless steel were made with four different filler materials including: 309 stainless steel, Thermanit 25/35 R and nickel-based INCONEL 182 and 617. The microstructure of the base metals, weld metals and their interfaces were characterized by utilizing optical and scanning electron microscopy. Moreover, mechanical properties such as notch toughness, microhardness measurement, and transverse tensile testing was carried. Evaluation of the weld metal specimens was done at room temperature befor and after subjecting them to an embrittling heat treatment at 1000 °C for 120 hours. Furthermore, comparative evaluation was carried based on hot-cracking tests (Varestraint test) for all filler metals. The microstructure of the all weld metals revealed a nearly fully austenitic structure with a dendritic morphology. No crack was found in the weldments corresponding to thermanit 25/35 R and INCONEL 182 weld metal while some cracks such as solidification, reheat and ductility deep cracks was observed in the weldments corresponding to 309 and INCONEL 617 weld metals. Exposure of dissimilar weldments corresponding to Thermanit filler metal to elevated temperature results in the formation of carbide rich precipitates in the HAZ of the 310 base metal. The microhardness measurements exhibited that the highest and lowest hardness values is related to 309 and INCONEL 182 weld metals, respectively. During tensile test, all weldments failed in the weaker parent metals (i.e., HP heat resistant) except specimen corresponding to 309 weld metal that failed in the interface of the weld metal with HP base metal. The INCONEL 182 weld metal showed higher impact energy in notch toughness test befor and after heat treatment. According to Varestraint tests, Thermanit 25/35 R showed the least susceptibility to hot cracking. At last it can be concluded that INCONEL 182 and thermanit 25/35 R are the best compromise, respectively for this dissimilar weld. Key Words: HP heat resistant, AISI 310 stainless steel, dissimilar welding, varestraint.
: در این پژوهش، جوشکاری غیر مشابه فولاد مقاوم به حرارت 25Cr-35Ni به فولاد زنگ‌نزن 310 به روش ذوبی مورد بررسی قرار گرفت. از چهار فلز پرکننده WZ2535، اینکونل 182، اینکونل 117 و فولاد زنگ‌نزن 309 برای این منظور استفاده شد. اتصالات در حین جوشکاری با قیدگذاری بالا همراه شدند تا شرایط حاکم بر جوشکاری آزمایشگاهی با شرایط واقعی جوشکاری در حین ساخت تا حد امکان به یکدیگر نزدیک باشد. در ادامه، ریزساختار فلزات جوش، مناطق متاثر از حرارت، فصل مشترک‌ها و مناطق مخلوط نشده با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به سیستم آنالیز شیمیایی (EDS) مورد ارزیابی قرار گرفت. به علاوه خواص اتصال از قبیل جوش‌پذیری، استحکام کششی، چقرمگی شکست، شکست نگاری و سختی سنجی نیز بررسی شد. همچنین به منظور بررسی تاثیر شرایط دمایی حاکم در حین سرویس‌دهی، موارد فوق پس پیرسازی اتصال در دمای 1000 درجه‌ی سانتیگراد به مدت 120 ساعت نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی‌های ریزساختاری فلزات جوش در حالت قبل از پیرسازی نشان داد که تمامی آن‌ها به‌صورت دندریتی منجمد شده‌اند. هیچ‌گونه ترکی در فلزات جوش حاصل از فلزات پرکننده WZ2535 و اینکونل 182 مشاهده نشد در حالی که فلز جوش اینکونل 117 در پاس ریشه با ترک انجمادی همراه شد. همچنین ترک ناشی از افت انعطاف‌پذیری (DDC) در ارتباط با دو فلز جوش اینکونل 117 و فولاد زنگ‌نزن 309 مشاهده شد. همچنین در محل فصل مشترک بین فولاد مقاوم به حرارت HP با فلزات جوش اینکونل 117 و فولاد زنگ‌نزن 309 برخی ترک‌های داغ مشاهده شد.رسوب‌گذاری کاربید کرم در HAZ فلز پایه 310 پس از پیرسازی مشاهده شد. تمامی نمونه‌ها به غیر از نمونه‌های مربوط به اتصال با فلز پرکننده 309 در طی آزمون کشش چه قبل و چه بعد از پیرسازی، از محل فلز پایه HP شکستند. نمونه مربوط به اتصال با فلز پرکننده اینکونل 182 بیشترین افزایش طول را به میزان 5/16% در حالت قبل از پیرسازی از خود نشان داد. میزان افزایش طول پس از پیرسازی برای همه نمونه‌ها با افزایش روبرو شد که بیشترین آن مربوط به نمونه با فلز جوش 309 و به میزان 5/19% اندازه‌گیری شد. نمونه‌های کشش مربوط به فلز پرکننده 309 در آزمون شکست از محل فصل مشترک فلز جوش با فلز پایه HP دچار شکست شدند. شکست‌نگاری سطح شکست این نمونه در طی آزمون کشش، وجود ترک‌های DDC را در نزدیکی فصل مشترک آشکار نمود. نتایج آزمون سختی نشان داد که بیشترین سختی مربوط به فلز جوش 309 و در مجاورت فلز پایه HP و برابر با HV270 می‌باشد که این امر ناشی از استحکام محلول جامد توسط کربن بالای فلز پایه HP می‌باشد که بواسطه‌ی رقیق شدن رخ داده‌است. سختی تمام فلزات جوش و فلز پایه 310 پس از پیرسازی با کاهش روبرو شد و تنها فلز پایه HP بواسطه رسوب‌گذاری گسترده با افزایش سختی همراه شد.نتایج آزمون جوش‌پذیری نشان داد فلزات جوش فولاد زنگ‌نزن 309 و اینکونل 117 در کرنش‌1% کمترین حساسیت به ترک داغ را دارند. در کرنش‌های بالاتر، حساسیت فلز جوش 309 به ترک داغ به شدت با افزایش روبرو شد. در این آزمون فلز جوش HP کمترین حساسیت به ترک داغ را در کرنش‌های بالاتر از 1% از خودنشان داد. در پایان فلزات جوش اینکونل 182 و HP برای این اتصال مناسب تشخیص داده شدند. کلمات کلیدی:جوشکاری غیر مشابه، فولاد مقاوم به حرارت HP، فولاد زنگ‌نزن 310، جوش‌پذیری، آزمون وارسترینت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی